近年來,可實現(xiàn)石油和天然氣資源補充和部分替代的新型煤化工得到較快發(fā)展。煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣和煤制乙二醇等被國家發(fā)改委確定為重點示范發(fā)展方向。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前擬建和在建的煤制天然氣項目產(chǎn)能規(guī)模達到了800億m3/a。然而新型煤化工項目總體水資源消耗量很大,高濃度廢水排放量高,與項目建設地(多位于內(nèi)蒙、新疆等地)缺水且脆弱的生態(tài)環(huán)境之間的矛盾日益突出,這就使得煤化工項目在建設過程中必須重點考慮水資源的循環(huán)利用,進而也使得煤化工行業(yè)廢水處理及回用的技術(shù)需求十分迫切。
1煤化工行業(yè)廢水的水質(zhì)特征
根據(jù)煤化工行業(yè)工藝路線的不同,煤化工行業(yè)廢水主要包括焦化廢水、煤氣化廢水和煤制油廢水等。
1.1焦化廢水水質(zhì)特征
焦化廠典型工藝流程及過程廢水的產(chǎn)生如圖1所示。
煤化工廢水處理工藝技術(shù)的研究及應用進展
其中污染物含量的主要包括3類廢水:煤干餾煤氣冷卻過程中產(chǎn)生的剩余氨水、煤氣凈化過程中產(chǎn)生的煤氣終冷廢水、粗苯分離水以及焦油、粗苯等精制過程中產(chǎn)生的污水。其中剩余氨水的污染量占總污染量的一半以上,也是氨氮的主要來源。
剩余氨水中酚、氨的質(zhì)量濃度一般為數(shù)千mg/L,且含有高濃度的氰化物、硫化物和焦油類物質(zhì);焦爐煤氣的冷卻和凈化過程所產(chǎn)生的終冷廢水中揮發(fā)酚、氰、洗油濃度較高;焦油、粗苯精制過程廢水含有較高濃度焦油、苯、氰化物等污染物質(zhì)。焦油包括重油、輕油和乳化油,含有酚類物質(zhì),蒽、萘等多環(huán)芳香化合物,吡啶等含氮雜環(huán)化合物等有機物質(zhì)。
1.2煤氣化廢水水質(zhì)特征
煤氣化工藝中,在造氣爐出口通過循環(huán)水冷卻噴淋系統(tǒng)降低煤氣溫度,同時把煤氣中攜帶的能溶于水或者微溶于水的有機雜質(zhì)、未分解的氣化劑(水蒸氣)和焦油冷凝下來,并將煤氣中的灰分洗滌下來,從而產(chǎn)生大量的煤制氣廢水。煤氣凈化過程中的脫硫、除氨和提取精苯、萘和粗吡啶步驟也會產(chǎn)生小部分成分復雜的廢水。
煤氣化工藝的不同,隨之產(chǎn)生的污染物數(shù)量和種類也不同。例如,魯奇氣化工藝對環(huán)境的污染負荷遠大于德士古氣化工藝,以褐煤和煙煤為原料產(chǎn)生的污染物的污染程度遠高于以無煙煤和焦炭為原料產(chǎn)生的污染物。表1為國內(nèi)主流的3種氣化工藝產(chǎn)生廢水的基本水質(zhì)情況
煤化工廢水處理工藝技術(shù)的研究及應用進展
1.3煤液化廢水水質(zhì)特征
煤液化廢水主要包括高濃度廢水和低濃度廢水。低濃度廢水主要由各裝置排出的低濃度含油廢水及生活污水組成。高濃度廢水主要包括煤液化、加氫精制、加氫裂化和硫磺回收等工藝環(huán)節(jié)排出的含硫、含酚污水。主要污染物為COD、氨氮、油類、硫化物、揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴、苯系物及其衍生物等,廢水成分復雜、毒性大、色度高、可生化性差,是一種處理難度很大的煤化工廢水。