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4 废水处理方案
煤化工废水污染物的成分和含量千差万别,处理流程也各不相同。针对某一类废水的处理方法和流程,均需根据废水的水质、水量、成分的回收价值、排放标准、各种废水处理技术的特点及经济条件等因素,通过调研、分析、技术经济比较后再确定,必要时还要开展相关的试验研究来确定适宜的处理方案。
煤焦油加氢废水的净化过程主要体现在去除废水中的酚类物质、氨氮、硫化物和油类有机物。目前工业上成熟应用的单一废水处理技术对废水量、污染物种类、污染物浓度等都有一定的适用范围,且各种污染物在水中的脱除还存在着相互影响和相互干扰。因此,废水中的污染物的指标不可能仅通过单一处理技术就达到排放标准的要求。故探究一整套技术成熟可靠、工艺流程合理、设备结构简单、工程投资低、运行费用少、易维护、能长期稳定运行的煤化工废水处理流程已成为国内外煤化工企业的重大课题。
煤焦油加氢废水因含有较高的酚、油类有机物、硫化物及氨氮,设计废水净化流程时应该结合主体装置(焦油减压分馏塔)的操作特点及相关化学产品的加工工序(粗酚精制),首先通过物理分离去油,再经过萃取脱酚、蒸氨等预处理来降低污染物的浓度,减小废水对微生物的毒性。同时,回收高含量、高附加值的物质。再对所得的低浓度、低毒性的废水进行生化处理,这样做不仅会降低废水的生化处理成本,还能提高污染物的脱除效果。适宜的生化处理技术在有效脱除废水中氮化物的同时,对氰化物、苯酚类及苯类物质也有较好的去除作用,可以达到国家规定的污水排放标准。但对一些难降解的有机污染物,如喹啉类、吲哚类、煤焦油加氢废水吡啶类、咔唑类等物质则很难实现完全降解,导致煤化工装置产生的污水经过生化反应后的COD难以达到一级排放标准。因此,经过生化处理后的污水仍需进一步进行深度处理,直至达到循环使用的品质然后送往用户处,或达到排放标准后排入自然界中。故废水的物化预处理+生化处理+深度处理的多方法联合处理流程应该是煤化工废水处理方案的基本发展方向(见图1)。
5 废水处理技术的应用循环利用或达标排放
5.1物化预处理:根据工程经验,经过生化法处理的废水含酚量应该低于300 mg/l。且水中不得含有氨、焦油或油类物质,否则就会抑制微生物的生长,影响对污染物的分解,甚至造成微生物的中毒死亡,降低废水的处理效果。废水中的酚类和油类物质同属有机物,具有“相似相容”的性质,而酚还属于Lewis酸,易与极性水分子之间形成氢键,增加其在水中的溶解度,进而促进油水的恶性乳化。因此,对酚类和油类物质的去除过程存在严重的相互干扰,需要通过分步交替处理以便使废水中的污染物达到可生化处理要求。(1)脱酚工业生产中,酚浓度为1 000 mg/l以上的废水称为高浓度含酚废水,回收利用其中的酚类物质可增加废水处理的经济效益。目前,工业上常用来处理高浓度含酚废水的方法主要集中在物理分离方法,如:蒸汽吹脱除酚、溶剂萃取脱酚等。结合本文煤焦油加氢主体装置的操作特点,在处理煤焦油加氢废水时可优先采用溶剂萃取方法脱酚,且为降低萃取剂的分离成本,所选用的溶剂应尽量从煤焦油分馏系统或煤焦油加氢系统的中间产物或产品中选取。经模拟计算,本文中煤焦油加氢装置废水中的酚可由20 000降低到1 500mg/1以下。在工程实践中,可用于进行低浓度含酚废水处理的方法较多(见表2),需结合主体装置的操作特点,选择操作方便、投资成本和运行费用低的脱酚技术。
(2)除油:煤焦油加氢废水在脱酚过程中,若油含量较高会影响装置的平稳运行及脱酚效果。例如:在用溶剂萃取法脱酚时,油会与水作用产生乳化物,降低脱酚效率;在用蒸汽法脱酚时,油的存在经常堵塞设备。因此,对含酚含油废水进行处理时应优先除油。对于油含量较高(指含油量500 ppm以上)的废水,工业上常用的除油方法有气浮隔油法、澄清过滤法、精馏法和溶剂萃取法等。深度除油(指由200 ppm除油到50 ppm以下)的方法有吸附过滤法、旋流沉降法等。
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