煤制天然气废水处理技术研究现状及展望-北极星水处理网

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摘要：为实现煤制天然气项目的“废水零排放”，论述了煤制天然气“废水零排放”主要工艺，如酚氨回收、有机废水处理、含盐废水处理、浓盐水处理、高浓盐水处理、结晶盐处理等，并分析了各工序处理技术的特点及存在问题，并对煤制天然气及煤化工废水零排放处理发展趋势进行展望。未来应通过生产系统与水系统的优化，研究废水处理与利用的新途径，实现废水减量化; 提高酚氨回收过程的回收效率及装置稳定性，降低运行成本; 开发抗毒生化技术; 研发高性能、抗污染膜材料，形成新工艺; 开发经济、可靠的浓盐水脱除COD 技术; 开发高回收率、高纯度的分盐结晶工艺; 形成煤化工废水结晶盐产品标准，促进废水结晶盐资源化利用。

0 引言

针对我国“富煤、少气、缺油”的资源特点，煤制天然气是缓解我国天然气需求压力的有效途径。基于粗煤气甲烷含量高、投资费用低、国产化程度高等优势，鲁奇炉煤制气工艺在煤制天然气领域占有重要地位。但鲁奇气化会产生0. 8～1. 0 m3废水( 以每吨煤计) [1]，废水组分极其复杂，含有大量酚类、长链烷烃、吡啶等有毒难降解有机物，还有氨氮、硫化物、氰化物等有毒无机物，属于高浓度难降解工业废水，其中酚类物质是废水中化学需氧量( COD) 的主要来源[2]。煤制天然气项目目前大多布局在煤炭资源丰富的新疆、内蒙古等地，而这些地区水资源匮乏，一般无纳污水体，要求做到“废水零排放”。煤制天然气项目“废水零排放”关键在于高浓度含酚氨废水的处理、废水回用及浓盐水COD 脱除、结晶盐的安全处置。酚氨回收目前国际上最成熟是南非萨索尔公司Phenosolvan 工艺，出水总酚稳定在120 mg /L 以内，为后续废水处理奠定了良好基础。

煤炭科学技术研究院有限公司针对煤化工含酚废水提出了新型高效络合萃取脱酚技术，并开发了专有萃取剂，出水总酚可控制在300 mg /L 以内，较国内传统技术出水1 000 mg /L 有较大进步[3-6]。针对废水回用过程中浓盐水COD 难以脱除的问题，段锋等[7]提出了“混凝+活性炭吸附”联用工艺处理煤化工高含盐废水的工艺，可有效去除煤化工高含盐废水COD。针对结晶杂盐的处置，权秋红等[8]、陈业钢等[9]分别提出了分盐结晶工艺，通过蒸发结晶工艺将高浓盐水结晶分离出纯净的NaCl 和Na2SO4，对结晶盐进行资源化处理。笔者对煤制天然气废水处理各工序技术特点及存在问题进行分析，对煤制天然气及煤化工废水零排放处理发展趋势进行总结与展望，以期促进煤制天然气项目的“废水零排放”的实现。

1 “废水零排放”基本思路

煤制天然气项目实现“废水零排放”，即对生产过程中所有的生产废水、污水、清净下水等经过处理后的水全部回用，不对外排放废水。工艺流程由酚氨回收、有机废水处理、含盐废水处理、浓盐水处理、高浓盐水处理5 个环节组成，基本思路如图1 所示。

来自煤气化工序的气化废水经除油和酚氨回收单元回收大部分焦油、酚类物质、氨后进入有机废水处理单元，经以生化处理为主体的工艺去除大部分COD 和氨氮，出水进入含盐废水处理单元。而来自脱盐水站和循环水站的废水也进入含盐废水处理单元，经超滤、反渗透膜处理回用70%以上的水，剩余浓盐水进一步膜浓缩成高浓盐水，再经蒸发结晶单元形成固态结晶盐，送往危险废弃物填埋厂填埋。

表1 是每一段废水处理工艺进水和出水水质情况。

2 酚氨回收处理

酚氨回收处理是将废水中CO2、H2S 等酸性气体、游离氨和固定氨、酚类及其他有机污染物等进行回收及脱除，使废水达到后续生化处理的要求，保证酚氨回收单元的处理效果，是实现废水达标处理的前提和关键。

酚氨回收处理代表工艺有脱酸—萃取脱酚—脱氨工艺、脱酸—脱氨—萃取脱酚工艺、单塔加压侧线抽提( 酸性气体、氨同塔脱除) —萃取脱酚工艺和南非萨索尔公司Phenosolvan 工艺。不同酚氨回收工艺对比见表2[10]。

目前酚氨回收存在出水总酚和COD 偏高、指标波动严重、前处理效果差、油及悬浮物含量高、换热器易堵塞等问题，造成频繁停车清洗。目前传统的先脱除酸性气体后脱酚工艺，出水酚质量浓度可达1 000 mg /L 左右[12]，先脱酸脱氨后脱酚工艺出水酚质量浓度可降至400 ～ 600 mg /L，基本是多元酚，主要是由于萃取剂对多元酚分配系数不高导致的。煤炭科学技术研究院有限公司针对煤化工含酚废水多元酚难萃取的问题，对煤制气废水脱酚络合萃取剂和稀释剂筛选、络合萃取平衡、络合萃取机理、络合萃取动力学等展开了大量研究，开发了高效络合萃取剂，经过连续小试试验，出水总酚可控制在300 mg /L 以内。

延伸阅读：

中石化煤化工项目高盐水零排放运行常见问题解析及处理措施

案例总结|国内十个煤化工项目污水处理是这样做的!

原标题：煤制天然气废水处理技术研究现状及展望

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