隨著煤化工行業(yè)日益嚴(yán)格的廢水處理和回用要求，需要尋求更為穩(wěn)定可靠的處理工藝和手段。本文通過對碎煤加壓氣化廢水的水質(zhì)成分分析，提出了該類廢水處理和回用的工藝方案和對策，以及在工藝設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題。

1、碎煤加壓氣化廢水的來源、組成及構(gòu)成分析

碎煤加壓氣化廢水的來源、組成及構(gòu)成與實(shí)際項(xiàng)目的產(chǎn)品、工藝路線及采用的煤種等有關(guān)，不同的項(xiàng)目水質(zhì)有一定的差別。

1．1 廢水來源

碎煤加壓氣化廢水主要來自酚回收裝置、低溫甲醇洗裝置、甲烷化裝置等排放的廢水，以及生活污水、廠區(qū)地面沖洗水、初期雨水等，其中酚回收裝置的塔底部排放的氣化廢水占整個(gè)煤制天然氣裝置廢水量的80％以上，是煤制天然氣廢水的主要來源。某煤制天然氣項(xiàng)目排放的廢水總量為980m3／h，其中酚回收裝置的塔底部排水量為800m3／h。

1．2 廢水水質(zhì)

某煤制天然氣項(xiàng)目實(shí)測碎煤加壓氣化廢水水質(zhì)主要指標(biāo)、廢水中有機(jī)物構(gòu)成及其CODCr當(dāng)量見表1、表2。

從表2可以看出，碎煤加壓氣化廢水中酚類（含衍生物）物質(zhì)占52％，喹啉類占24％，乙苯占5％，此外還含有少量的吲哚、吡啶等物質(zhì)，可見碎煤加壓氣化廢水成分復(fù)雜，有機(jī)物種類多，毒性大，污染程度高，處理難度大。

2、工藝方案的選擇

從碎煤加壓氣化廢水的水質(zhì)組分可以看出，廢水中含有油、懸浮物、CODCr、氨氮等污染物質(zhì)，并含有大量的難降解的有機(jī)物質(zhì)和有毒物質(zhì)，水質(zhì)成分復(fù)雜，對于該類廢水，廢水處理主要采用的工藝路線為三段處理，即預(yù)處理、生化處理、深度處理；廢水回用主要采用的工藝路線為預(yù)處理和脫鹽處理。

2．1 廢水處理

2．1．1 預(yù)處理

預(yù)處理的主要目的是去除對后續(xù)生化處理有影響的污染物，碎煤加壓氣化廢水中含有油和懸浮物，是預(yù)處理的重點(diǎn)。油的去除通常有隔油、氣浮等方法，通過隔油去除浮油，通過氣浮加藥去除廢水中的乳化油；懸浮物的去除通常有沉淀、氣浮、過濾等，其中氣浮加藥不僅可去除懸浮物，同時(shí)可以去除廢水中的膠體物質(zhì)，在去除懸浮物的同時(shí)去除廢水中的部分CODCr。上述方法可根據(jù)水質(zhì)、工藝的組合情況選用，但在氣浮工藝選擇時(shí)，需要注意處理過程中產(chǎn)生的大量泡沫。

2．1．2 生化處理

生化處理是利用微生物的新陳代謝作用，對廢水中的有機(jī)污染物和氨氮進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化，使其終轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、N2等無害物質(zhì)。碎煤加壓氣化廢水CODCr的質(zhì)量濃度為3506mg／L，m（BOD5）／m（CODCr）值為0．33，屬可生化的廢水，可采用生化處理工藝，此類工藝主要有好氧處理法和厭氧處理法。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果，單獨(dú)采用好氧或厭氧工藝對碎煤加壓氣化廢水處理難以取得預(yù)期效果，厭氧－好氧組合工藝被廣泛應(yīng)用于煤化工廢水的處理，并取得了較好的處理效果。

厭氧工藝普遍基于上流式厭氧污泥床工藝并對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，好氧工藝主要包括基于活性污泥法的序批式活性污泥法（SBR）、循環(huán)式活性污泥法（CAST）、A／O（或多級A／O）、A2／O、MBR以及部分基于生物膜法的接觸氧化等，好氧工藝呈現(xiàn)出豐富的多樣性。根據(jù)實(shí)際調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，目前A／O工藝在煤氣化、焦化廢水處理中均有大量應(yīng)用，其運(yùn)行穩(wěn)定可靠，總氮脫除率高，投資及運(yùn)行成本適中，操作控制容易，應(yīng)用為普遍。

2．1．3 深度處理

碎煤加壓氣化廢水中含有大量難生化降解物質(zhì)，單純采用生化處理手段很難達(dá)到出水要求，一般經(jīng)過厭氧、A／O生化處理后，CODCr去除率在90％左右，生化出水CODCr的質(zhì)量濃度在200～400mg／L。采用絮凝沉淀，在合適的條件下，CODCr的去除率可達(dá)50％以上；采用單級活性炭吸附可去除40％的CODCr；臭氧氧化生化出水時(shí)，可明顯提高BOD5濃度，臭氧和BAF聯(lián)用的工程結(jié)果表明，臭氧投加量為15～20mg／L時(shí)，CODCr的去除率為30％～40％。對碎煤加壓氣化廢水的深度處理，必須采用絮凝沉淀、氣浮、過濾吸附、臭氧、BAF等工藝及其組合，方可保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

，根據(jù)實(shí)際工程案例，碎煤加壓氣化廢水處理可采用如圖1所示的工藝流程。

2．2 廢水回用

廢水回用除了CODCr等指標(biāo)需要滿足回用水要求外，廢水中的無機(jī)離子是影響回用的主要因素，表1的煤氣化廢水分析結(jié)果表明，廢水中無機(jī)物主要為重碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽、硅酸鹽、鈉鹽、鈣鹽、鎂鹽、鐵鹽等，總硬度達(dá)158mg／L，全鹽量高達(dá)3542mg／L。含鹽量和某些離子不能滿足回用水水質(zhì)要求，盡管有些離子（如鐵離子）在廢水處理過程中可去除，但大多數(shù)的離子無法去除，需要進(jìn)一步處理。

2．2．1 預(yù)處理

預(yù)處理主要去除對后續(xù)脫鹽處理有影響的污染物，包括硬度、懸浮物等。碎煤加壓氣化廢水硬度及堿度均較高，石灰澄清軟化是技術(shù)可行且經(jīng)濟(jì)的預(yù)處理方法，目前國內(nèi)已運(yùn)行的煤化工廢水回用處理大多采用此工藝，且出水效果好，總硬度（以CaCO3計(jì)）可控制在80mg／L以下。澄清出水濁度一般在10NTU左右，可采用過濾進(jìn)一步降低濁度，經(jīng)過濾出水濁度可控制在2NTU以下，過濾的工藝有砂濾、多介質(zhì)過濾、纖維過濾等，可根據(jù)水量、水質(zhì)等情況選用。

2．2．2 脫鹽處理

目前，在我國已經(jīng)應(yīng)用的水的除鹽工藝有化學(xué)脫鹽（即離子交換脫鹽水處理）、膜分離技術(shù)（作為鍋爐補(bǔ)給水處理的預(yù)脫鹽）、蒸餾法脫鹽，以及膜法和離子交換法結(jié)合的脫鹽工藝等。離子交換水處理技術(shù)已相當(dāng)成熟，適合用于水中含鹽量不高的場合，但在處理高氯高鹽高硬水時(shí)需消耗大量酸、堿，再生液會污染環(huán)境；膜分離技術(shù)設(shè)備緊湊，操作方便，工作環(huán)境安全，節(jié)約能耗和藥劑，其主體分離工藝是反滲透技術(shù)，作為反滲透預(yù)處理工藝的有超濾技術(shù)。對于碎煤加壓氣化廢水，含鹽量較高，宜選擇膜法作為脫鹽工藝，可以根據(jù)水質(zhì)的不同采用各種不同的流程。

，根據(jù)實(shí)際工程案例，碎煤加壓氣化廢水回用處理可采用如圖2所示的工藝流程。

3、設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

3．1 選擇合適的預(yù)處理工藝

碎煤加壓氣化廢水預(yù)處理的關(guān)鍵是選擇合適的事故池和勻質(zhì)調(diào)節(jié)池，其容積的大小是均勻水質(zhì)和生化處理過程穩(wěn)定的保證，因此需要通過分析工藝排水規(guī)律和事故水的頻次確定合理的事故池和勻質(zhì)調(diào)節(jié)池容積。此外，預(yù)處理需要考慮油、懸浮物的去除等。

3．2 注意厭氧的合理設(shè)計(jì)

厭氧可以降低毒性物質(zhì)對生物處理特別是硝化脫氮過程的影響，因此，要想充分發(fā)揮厭氧池的功能，保持足夠量的厭氧污泥是必要的。建議在厭氧池中放置填料或者采用上流式結(jié)構(gòu)形式。

3．3盡量減少或避免廢水鹽分增加

廢水處理過程中投加必要的藥劑是不可避免的，但鹽分的增加會給廢水回用處理帶來難度，因此，選擇的廢水處理工藝、藥劑必須考慮對廢水回用的影響，盡量選擇對回用水質(zhì)影響較少的廢水處理工藝和藥劑。Fenton法可有效去除水中的有機(jī)物，但Fenton法的控制條件決定了需要投加大量酸堿調(diào)節(jié)pH值，增加了廢水中的鹽分，工藝選擇時(shí)需慎用。