關(guān)鍵詞：零排放技術(shù)；煤化工污水；膜生物反應(yīng)器；循環(huán)水裝置；膜分離技術(shù)

前言

煤化工會產(chǎn)生大量的污水，其中含有各種有機物和無機污染物，如重金屬、揮發(fā)性有機化合物、懸浮物、COD和BOD等。這些廢水對環(huán)境造成極大污染，缺乏適當(dāng)處理將嚴重影響水體和生態(tài)系統(tǒng)。除了導(dǎo)致水體渾濁和缺氧的懸浮物、高COD和BOD值，還存在揮發(fā)性有機化合物的風(fēng)險，可能引起水質(zhì)污染。煤化工技術(shù)對水資源的需求量非常大，這也使得污水處理變得越來越嚴峻。為此，張文等通過對煤化工污水進行分類回收、處理、回用等一系列措施后，使廢水達到近零排放。韓倩倩等提出“膜濃縮+蒸發(fā)塘”的廢水處理工藝，使含鹽量較高的廢水全部轉(zhuǎn)化為固體，進而實現(xiàn)零排放。Inouey等通過表征污水處理廠的進水和出水中的fsh核酸，揭示了進水廢水中檢測到的fsh DNA和RNA的數(shù)量、比例和消耗情況，并提出了使用eRNA可以有效減輕假陽性的建議。Al-Nuaemi I J等探討了阿特拉津農(nóng)藥的降解特性及其對環(huán)境和健康的潛在風(fēng)險，發(fā)現(xiàn)高溫以及兩種豆類根瘤菌的生物降解作用可以有效降解污染影響。

零排放技術(shù)是對煤化工產(chǎn)生的污水進行處理，使其濃縮為固體，不向自然環(huán)境中排放帶有毒性的污水，不僅提高了水資源利用率，同時還使環(huán)境免遭破壞。為此，分析零排放技術(shù)在煤化工污水處理中的應(yīng)用。

1煤化工污水分析

煤化工污水有煤氣凈化、煤炭煉焦和煤炭回收精制等幾個主要排放源。在煤化工運行中，需要大量的水資源來支撐工藝的運行，由此產(chǎn)生了大量的污水，且其中包含的污染物種類繁雜，一旦排放到大自然中，對環(huán)境將會造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。不僅如此，還含有吡啶、喹啉以及其他種類的有毒污染物。煤炭種類和煤化工工藝不同，煤化工污水水質(zhì)也有所不同，但是都屬于工業(yè)有機污水，具有污染濃度高、毒性含量大、降解困難等特點?，F(xiàn)階段，中國應(yīng)用最廣泛的三種煤化工工藝有以魯奇氣化爐為主的固定床氣化爐、以溫克勒氣化爐為主的流化床氣化爐、以德士古氣化爐為主的氣流床氣化爐。三類氣化爐污水產(chǎn)生節(jié)點見圖1。

2基于零排放技術(shù)的煤化工污水處理流程

煤化工污水零排放是一個系統(tǒng)工程，具體的基于零排放技術(shù)的煤化工污水處理流程見圖2。

2.1預(yù)處理

預(yù)處理是對煤化工污水進行除濁、除硬、除硅處理，確保后續(xù)可以取得理想的處理效果。煤化工污水中TDS（總?cè)芙夤腆w）的普遍偏高且硬度較大，膜元件在不斷濃縮過程中會形成一層結(jié)垢性物質(zhì)，時間一長，會對煤化工工藝運行產(chǎn)生一定的風(fēng)險。對于此類污染物，比較常用的預(yù)處理方法有藥劑軟化法和離子樹脂軟化法。對于煤化工污水整體來說，預(yù)處理方法有機械過濾和超濾兩種。機械過濾又分為砂濾、活性炭過濾以及多介質(zhì)過濾等，雖然應(yīng)用范圍廣，但是維護起來十分復(fù)雜，而且濾料極易被破壞和污染，導(dǎo)致出水再次被污染。超濾膜分離技術(shù)可以有效凈化、分離和濃縮溶液，特別擅長處理煤化工污水中的懸浮物、固體污染物、膠體微粒以及絕大多數(shù)病毒，去除率可高達60%。因此，在煤化工污水預(yù)處理階段，文章采用藥劑軟化+超濾相結(jié)合的處理方法。

2.2生化處理

經(jīng)過預(yù)處理后，煤化工污水中的COD（化學(xué)需氧量）含量依然很高。正常情況下，COD的濃度值在0.25～0.35mg/L之間。鑒于煤化工污水中含有濃度值較高的氨氮，因此，在生化處理階段，選擇成本低、實現(xiàn)簡單且能實現(xiàn)污水脫氮的生物組合技術(shù)。生物組合技術(shù)有厭氧一缺氧一好氧法、缺氧一好氧法、氧化溝以及BAF（曝氣生物濾池法）等。經(jīng)過對比分析后，選擇“MBR（膜生物反應(yīng)器）+BAF”相結(jié)合的生化組合技術(shù)，該組合技術(shù)可將煤化工污水中的COD濃度值降到標準值以下。

2.3深度處理

經(jīng)過生化處理后的污水COD濃度值雖然降到了標準值以下，但是要想實現(xiàn)出水回用還需進行深度處理。深度處理方法分為過濾法、混凝沉淀法、吸附法、高級氧化法以及膜處理技術(shù)等。經(jīng)過深度處理后的煤化工污水，可直接回用于脫鹽水或者循環(huán)水裝置中。

2.4含鹽污水的處理

針對含鹽污水的處理，膜處理技術(shù)是現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的方法之一。在煤化工污水處理過程中，應(yīng)用高分子過濾工藝可以有效將水和鹽類物質(zhì)進行分離，經(jīng)過濃縮處理后，即可得到高濃度鹽水。再利用蒸發(fā)結(jié)晶的方式對高濃度鹽水進行高溫蒸發(fā)，在鹽達到沸點或者超過沸點時，提取得到鹽類結(jié)晶物質(zhì)，按照種類和屬性進行分類儲存。在這一階段，煤化工污水得到了充分處理，經(jīng)過提取后的鹽類物質(zhì)可以再次被利用，提高了回用率。另外，高溫蒸發(fā)過程產(chǎn)生的水經(jīng)過冷凝處理后可以重新作為回水使用，最大程度減少煤化工污水排放。

2.5污泥以及結(jié)晶鹽的處理

在煤化工污水零排放處理中，污泥的種類多種多樣，比較有代表性的就是有機污泥、化學(xué)污泥以及母液和雜鹽三種。有機污泥是由生化處理過后產(chǎn)生的；化學(xué)污泥是在預(yù)處理階段和生成回用水產(chǎn)生的；母液和雜鹽是指經(jīng)過含鹽污水處理后產(chǎn)生的雜質(zhì)。

在對煤化工污水零排放處理過程中，不單單只有文中介紹的內(nèi)容，還有污泥脫水機、離心機、硫酸鈉結(jié)晶器等其他輔助性設(shè)備的參與。在先進技術(shù)與先進設(shè)備的共同作用下，實現(xiàn)煤化工污水的零排放。

3實例分析

3.1工程簡介

為了驗證所提方法在實際應(yīng)用中是否可以針對煤化工污水實現(xiàn)零排放處理，在南方某個大型礦區(qū)內(nèi)對其展開實例分析。已知該礦區(qū)煤炭產(chǎn)量逐年增加，由此產(chǎn)生的污水量也在不斷增加，礦區(qū)周圍湖泊已經(jīng)出現(xiàn)發(fā)黑現(xiàn)象，且散發(fā)出惡臭的味道，含鹽量也出現(xiàn)了嚴重超標現(xiàn)象。土地影響更為嚴重，整體呈現(xiàn)出鹽堿化，一些不耐鹽堿類的植物開始死亡，地下水中的含鹽量嚴重超標。

當(dāng)?shù)丨h(huán)保局對此提出了煤化工污水零排放的要求，具體內(nèi)容為：綜合提高煤化工污水的回收利用率，建立相應(yīng)的污水處理系統(tǒng)，使處理后的污水部分轉(zhuǎn)化為固體，部分回收再利用。同時，煤化工污水要實現(xiàn)一級閉路循環(huán)，使得所有污水不準向外排放。在此要求下，該礦區(qū)建立了煤化工污水處理系統(tǒng)，對產(chǎn)生的所有污水進行零排放處理，使其全部達到回收再利用標準。

經(jīng)過實地勘查可知，該礦區(qū)水質(zhì)較為穩(wěn)定，含鹽量在2600mg/L～3300mg/L之間波動，總體含鹽量過高。通過實測后，得到該礦區(qū)的水質(zhì)見表1。

3.2污水處理效果評價

煤化工污水零排放處理系統(tǒng)經(jīng)過一段時間的運行后，基本已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。在系統(tǒng)投放使用一年后，針對該系統(tǒng)的各項性能進行了考核檢驗，接下來進行詳細描述。

3.2.1水平衡測試

首先，利用便攜式超聲波流量計對煤化工污水零排放處理系統(tǒng)展開水平衡測試。預(yù)處理階段、生化處理和深度處理階段、含鹽污水處理階段以及污泥和結(jié)晶鹽處理的水平衡測試結(jié)果見圖3。

從圖3中可以看出，煤化工污水零排放處理系統(tǒng)的平均水量約為1842m3/h，低于標準值1211m3/h；產(chǎn)水量約為1514.2m3/h，硫酸鹽約為3.6t/h，煤化工污水零排放處理系統(tǒng)實現(xiàn)了水量平衡，基本達到了污水零排放的要求。

3.2.2煤化工污水含鹽量分析

接下來對預(yù)處理階段、生化處理和深度處理階段、含鹽污水處理階段以及污泥和結(jié)晶鹽處理階段的進水、出水水質(zhì)進行檢驗，得到每個階段的含鹽量，結(jié)果見表2。

通過觀察表2可以看出，煤化工污水經(jīng)過所提方法的零排放處理后，含鹽量大幅度減少，實現(xiàn)了對污水的固化處理。

4結(jié)束語

煤化工污水對水環(huán)境具有十分嚴重的破壞作用，治理難度較大。不僅如此，煤化工污水量巨大，應(yīng)以節(jié)水為目標進行回收利用，實現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟的雙收益。為此，將零排放技術(shù)應(yīng)用在煤化工污水處理中。首先，根據(jù)三種煤化工工藝的污水產(chǎn)生節(jié)點，確定污水中所包含的污染物；然后，以零排放技術(shù)為基礎(chǔ)，對煤化工污水進行預(yù)處理、生化處理、深度處理、含鹽污水處理以及污泥和結(jié)晶鹽處理，最終達到污水固化的目的，進而實現(xiàn)了煤化工污水零排放；最后，將所提方法應(yīng)用在南方某大型礦區(qū)中展開實例分析。結(jié)果表明，經(jīng)由所提方法處理后，煤化工污水不僅實現(xiàn)了水平衡，其中鹽類物質(zhì)的含量也出現(xiàn)大幅度下降趨勢，真正實現(xiàn)了煤化工污水固化。