2015年9月 CIESC Journal ·3341·
September 2015第66卷 第9期 化 工 学 报 V ol.66 No.9
煤气化废水深度处理与回用研究进展
张润楠1,2，范晓晨1,2，贺明睿1,2，苏延磊1,2，姜忠义1,2
（1天津大学化工学院，天津 300072；2天津化学化工协同创新中心，天津 300072）
摘要：煤气化废水水质复杂，污染物浓度高，处理难度大。分析了煤气化废水的组成及特点，概述了煤气化废水深度处理与回用的工艺现状。针对不同工艺存在的问题，以提高水回收率为重点，探讨了多膜工艺（超滤、纳滤、反渗透、电渗析）深度处理煤气化废水的可行性，展望了煤气化废水深度处理与资源化利用工艺的发展方向。
关键词：煤气化废水；深度处理；回用；多膜工艺；回收率 DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20150770
中图分类号：X 703 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2015）09—3341—09
Research progress on deep treatment and reclamation of coal
gasification wastewater
ZHANG Runnan 1,2，FAN Xiaochen 1,2，HE Mingrui 1,2，SU Yanlei 1,2
，JIANG Zhongyi 1,2
（1School of Chemical Engineering and Technology , Tianjin University , Tianjin 300072, China ；2Collaborative Innovation Center of
Chemical Science and Engineering (Tianjin ), Tianjin 300072, China ）
Abstract ：The treatment of coal gasification wastewater is difficult because of its complex composition and many contaminants with high concentrations, such as oils, phenols and NH 3-N. In this paper, the compositions and characteristics of the wastewater from coal gasification were analyzed and the feasibility of recent technologies for the deep treatment and reclamation of it were reviewed. Aiming to overcome the shortcomings of different technologies and to obtain high water recovery, the feasibility of multi-membrane technologies (ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, electrodialysis) for treating it deeply was specially discussed. At last, an outlook on the development trends of the technologies for the deep treatment and reclamation of coal gasification wastewater was given.
Key words ：coal gasification wastewater ；deep treatment ；reclamation ；multi-membrane technology ；recovery
引 言
世界石油资源的紧缺，迫使中国能源结构发生调整，煤炭在中国能源生产结构中占有比重达到
70%～80%，占据相当重要的地位[1]。
煤化工特别是新型煤化工成为中国能源发展战略重点之一。其中
煤气化除了可以生产天然气，还可以进一步生产甲
醇、二甲醚、烯烃、化肥、油品等较高附加值产品，因此被誉为新型煤化工产业的龙头技术。根据现代煤化工十三五规划，预计到2020年，煤制天然气产业规模将达到300亿～350亿立方米。煤气化行业最大的特点是耗水量和废水量巨大，废水水质复杂，
2015-06-01收到初稿，2015-06-08收到修改稿。
联系人：姜忠义。第一作者：张润楠（1989—），男，博士研究生。
基金项目：国家杰出青年科学基金项目（21125627）；天津市自然科学基金项目（14JCZDJC37400，13JCYBJC20500）。
Received date: 2015-06-01.
Corresponding author: JIANG Zhongyi, zhyjiang@https://www.doczj.com/doc/ee16776362.html, Foundation item: supported by the National Science Fund for Distinguished Young Scholars (21125627) and the Natural Science Foundation of Tianjin (14JCZDJC37400, 13JCYBJC20500).
化 工 学 报 第66卷
·3342· 污染物浓度高，处理难度大。伴随着国家层面对环境保护的日趋重视，《环保法》自2015年1月开始实施以及《水污染防治行动计划》的通过和即将执行，针对煤气化行业废水排放指标要求也不断提高，如表1所示。
此外，中国煤气化的产业布局通常优先选择在煤炭资源地或煤炭集散地，而中国煤炭资源主要分布在水资源相对匮乏、生态比较脆弱的中西部地区（如山西、内蒙古、陕西、新疆、宁夏等），这其中很多地区水资源严重匮乏，生态环境脆弱，没有纳污水体或纳污能力薄弱，即使煤气化废水经过处理达到国家排放标准，当地的生态环境仍不允许外排。同时，极大的耗水量与水资源的严重短缺也迫切要求提高煤气化废水处理的水回收率，这样就亟需对废水进行深度处理，达到或接近“零排放”，否则会严重破坏生态环境，制约中国现代煤化工的可持续发展。
1 煤气化废水的来源与特点
煤气化废水主要来源于气化过程的洗涤、冷凝和分馏工段。在气化过程中产生的有害物质大部分溶解于洗气水、洗涤水、贮罐排水和蒸汽分流后的分离水中，形成了煤气化废水。
煤气化废水是一种典型的难生物降解的废水，外观一般呈深褐色，黏度较大，泡沫较多，有强烈的刺激性气味。废水中含有大量固体悬浮颗粒和溶解性有毒有害化合物（如氰化物、硫化物、重金属等），可生化性较差，有机污染物种类繁多，化学组成十分复杂，除了含有酚类化合物（单元酚、多元酚）、稠环芳烃、咔唑、萘、吡咯、呋喃、联苯、油等有毒、有害物质，还有很多的无机污染物如氨氮、硫化物、无机盐等。其中无机盐主要来源于煤中含有的氯、金属等杂质；酚类等芳香族化合物主要来源于某些煤气化工艺中产生的焦油、轻质油高温裂化；氨氮、氰化物以及硫化物主要来源于煤中含有的氮、硫杂质，在气化时这些杂质部分转化为氨、
氰化物和硫化物，而氨和气化过程生成的少量甲酸又可以反应生成甲酸氨，高浓度的氨氮造成煤气化废水的碳氮比（C/N ）极不均衡，进一步增加了生化处理的难度。
此外，随着原料煤种类（褐煤、烟煤、无烟煤和焦炭）以及煤气化工艺[固定床（鲁奇炉）、流化床（温克勒炉）和气流床（德士古炉）]的不同，煤气化废水水质差异很大。如固定床气化一个典型特点是气化分灰层、燃烧层、气化层、干馏层、干燥层等。当温度在550℃以上时，一些干馏产物焦油、轻质油等进行深度裂化产生芳香族烃类（酚和萘等）。而流化床气化、气流床气化工艺产生的酚类极少，一般废水中酚含量低于20 mg ·L ?1。因此，如何形成可应用于大多数煤气化废水深度处理与回用的优化组合工艺，是亟待解决的难题。
2 煤气化废水深度处理与回用工艺
现状
煤气化废水处理一般采用常规的三级处理，即预处理-生化处理-深度处理的方法。其中预处理和生化处理是保证深度处理的必要条件。预处理单元中油类物质的去除通常采用隔油、气浮等方法；酚类物质的去除主要采用溶剂萃取法进行；而氨类的去除采用蒸汽汽提法。二级处理即生化处理，采用厌氧、好氧、厌氧/缺氧/好氧（A 2/O ）及强化工艺（USAB 、SBR 、PACT 等）降解废水中的有机物；三级处理为深度处理，采用混凝沉降、高级氧化（臭氧氧化、Fenton 氧化等）、膜技术（超滤、纳滤、反渗透、电渗析等）、蒸发结晶（蒸发塘、机械再压缩蒸发、多级闪蒸、多效蒸发等）等方法提高产水水质、满足排放或回用的要求。 2.1 预处理及生化处理
煤气化废水水质复杂，含有大量油类、酚类和氨等物质，大大超出了高级氧化、膜技术等深度处理技术的可承受范围，因此需要经过预处理及生化处理进行高浓污染物脱除以及水质净化，从而减轻
表1 典型煤气化废水主要指标及排放限值
Table 1 Main indexes of typical coal gasification wastewater and emissions limits
Item
COD/mg ·L ?1 Total phenolic contents/mg ·L ?1 NH 3-N/mg ·L ?1 typical coal gasification wastewater
＞6000 1500—5500 3000—10000
2014 emissions limits 100 0.5 15 2015 emissions limits
80 0.3 10 emissions limits in ecologically fragile areas
40
0.1
5
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后续深度处理的负荷，保证产水的水质。
2.1.1 预处理预处理主要针对煤气化污水中的油类、氨及酚类污染物，通过除油、蒸氨、脱酚等过程，提高废水可生化性，减轻生化处理的负荷。
煤气化废水中油类物质黏度大，容易吸附在管道、塔板等表面，影响传热和脱氨脱酚单元分离效率。因此在除油过程中，提高油水分离效率非常必要。隔油、气浮是煤气化废水常采用的除油技术。隔油采用重力分离的原理，主要包括平流隔油和斜板/斜管隔油，其中斜板/斜管隔油除油效率高、占地面积小，应用尤其广泛。然而由于煤气化废水中乳化油含量较高，难以形成很清晰的油水界面，因此单纯的斜板/斜管隔油难以满足下游工艺要求。气浮除油是通过曝气或者溶气的方法，在水中形成高度分散的微小气泡，聚集水中的疏水性油滴，上浮后形成浮渣被刮除，实现油水分离。实际应用中常采用混凝-气浮结合的工艺，通过混凝剂吸附油滴形成絮体网络，更容易与气泡结合，从而提高气浮效率。原哈尔滨气化厂采用絮凝-加压溶气气浮工艺，处理煤加压气化废水，将含酚废水中的油含量降至500 mg·L?1以下，悬浮物降至50 mg·L?1以下，基本达到设计要求[2]。吴翠荣[3]采用隔油-气浮工艺处理煤气化废水，除油率达到97.1%。然而，传统气浮一般采用空气作为气源，会将废水中的酚类氧化为较难生物降解的醌类物质，不仅影响后续脱酚的效率，同时造成废水的可生化性降低。贺海韬等[4]采用氮气气浮代替空气气浮，改善了煤化工废水生化处理单元效能，COD去除率增加。
目前，煤气化废水中酚氨的处理回收技术较为成熟，整体技术向高效低成本方向发展，如南非Sasol Scunda煤间接液化厂气化工段采用自有专利Phenosolvan工艺和CLL工艺对气化污水中酚氨进行回收以及酸性气体脱除。工艺流程为：酚萃取-酸性气体脱除-氨回收，提高了酚氨回收的比率，降低了回收成本，同时也降低后续生化处理的难度[5]。
在脱酚方面，萃取脱酚工艺简单，萃取剂可循环利用，过程中不易引发二次污染，是目前处理含酚废水的主要方法。目前萃取脱酚法主要的不足是溶剂对酚类化合物专一选择性差、中油夹带量较大、多酚萃取率偏低，此外一些萃取剂的水溶性较强，造成分离时能耗高、耗水量大。因此，当前大多数研究都集中在萃取剂的选择与改进上，除了常用的萃取剂如二异丙醚、甲基异丁基甲酮(MIBK)、乙酸丁酯等，还开发出了如磷酸三丁酯(TBP)-煤油等新型萃取体系[6-8]。在脱氨脱酸方面，国内传统工艺一般采用双塔加压汽提脱氨脱酸，先脱除酸性气体，最后进行脱氨，然而废水中浓度较高的二氧化碳会与氨反应生成铵盐结晶，造成设备结垢、堵塞。近年来，Qian等[7-12]提出单塔加压侧线抽提工艺，实现了煤气化废水中酸性气、游离氨和固定氨在汽提单塔中的同时脱除，不易结垢，工艺如图1所示[11]。该技术已经成功应用在中煤龙化、大唐国际克旗、大唐国际阜新、新汶矿业伊犁、云南煤化集团、新疆广汇等多家煤气化废水处理过程[13-15]
。
图1 单塔加压侧线抽提工艺同步处理煤气化废水中的
氨与酸性气流程
Fig. 1 Flowchart of novel single stripper with side-draw to remove ammonia and sour gas simultaneously for
coal-gasification wastewater treatment
T01—sour water stripper
2.1.2 生化处理由于煤气化废水的成分复杂，喹啉、吲哚、吡啶、联苯等污染物生物可降解性差，单纯的厌氧工艺和好氧工艺都不能满足废水的处理要求。厌氧/好氧（A/O）及厌氧/缺氧/好氧（A2/O）等集成生化处理工艺已经广泛应用于煤气化废水处理[16-17]。然而传统的厌氧-好氧组合工艺具有设备占地面积大、停留时间长、传质效率低、处理效率低、耐冲击能力差、生物易死亡等缺点。针对这些问题，研究人员分别针对厌氧和好氧工段进行相应的优化，开发了两级厌氧工艺[18-19]、上流式厌氧污泥床反应器（UASB）[20-22]、序批式活性污泥床反应器（SBR）[23-24]、膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）[25]、
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粉末活性炭-活性污泥反应器（PACT）[26]、流动床生物膜反应器（MBBR）[27-29]及BioDopp工艺[30]等新型生化处理技术，应用于煤气化废水处理，成效显著。同时，针对煤气化废水中酚类、吡啶、喹啉等典型污染物，培育、筛选功能性细菌以及探索新型生物降解机理，也是强化煤气化废水生化处理单元效能的重要途径。Fang等[31]将脱酚菌（PDB）作为微生物添加剂添加至生物接触氧化反应器（BCOR）中，提高了生化处理对于典型污染物的去除，COD去除率达到78%，总酚去除率可达80%。Wang等[32]提出了厌氧共代谢的方法，以甲醇为共代谢基质，可以有效降低煤气化废水的毒性，提高可生化性，强化了对于COD、总酚的去除。
2.2深度处理与回用
由于煤气化废水可生化性较差，经过预处理和生化处理后，仍残余一定量的难降解有机物，而单纯的预处理和生化处理对水中的无机盐没有去除效果，造成二级出水色度较高，盐含量、COD和氨氮经常超标，难以达到GB 18918—2002一级B排放标准及《工业循环冷却水处理设计规范》GB 50050—2007中再生水水质标准，因此对生化出水深度处理势在必行。
2.2.1 传统深度处理与排放传统深度处理单元一般针对生化出水中的氨氮及难降解有机物，采用混凝沉淀、高级氧化等技术，最终使出水达标排放。
混凝沉淀技术能够捕获水体中的胶体悬浮物、有机物、重金属离子等有害物质，形成絮体而分离，从而有效去除水中的悬浮物、色度以及COD[33]，已经广泛应用于煤气化废水的深度处理[34-35]。混凝过程非常复杂，受体系物理、化学、热力学及动力学等多个方面的影响，同时与絮凝剂的性质、絮凝剂-絮凝剂、絮凝剂-分散介质间的多重相互作用（压缩双电层、电中和、吸附架桥、卷扫网捕等）有关。目前常用的絮凝剂种类繁多，主要包括有机絮凝剂（聚丙烯酰胺等）、无机絮凝剂（聚合氯化铝、聚合氯化铁等）和微生物絮凝剂三大类，而新剂型的开发一直是絮凝工艺单元研究热点之一[36-38]。随着水排放指标的不断提高，国内外各种新型絮凝剂的研究和开发均朝着高效、低毒、无公害方向发展。
高级氧化技术（AOT）又称深度氧化技术，是指在特定反应条件下（如催化剂、超声波、电、光辐射等），利用具有高氧化还原电位的羟基自由基（·OH），将难降解的大分子有机物氧化成易生物降解的小分子有机物或者无机物。高级氧化技术依照产生羟基自由基的方式不同，可以分为臭氧氧化技术、Fenton氧化技术、催化湿式氧化技术、光催化氧化技术、电化学氧化技术、超声波氧化技术与超临界水氧化技术等[39-40]。其中，Fenton氧化技术由于其操作简便、成本低等优点，在煤气化废水深度处理上已经有所应用[41]。但仍存在氧化能力相对较弱，出水中含大量Fe2+，产生大量含铁污泥，反应条件苛刻等问题。Xu等[42]采用非均相Fenton氧化（HFO）技术与生化反应相结合，对于煤气化废水COD、色度等的降低有较好的效果。
相比之下，臭氧氧化还原电位较高，反应条件温和，过程绿色无二次污染，因此在煤气化废水深度处理中更有优势[43-44]。由于传统臭氧氧化过程的臭氧利用率较低，又发展出了非均相催化臭氧氧化技术，该技术利用固体催化剂与臭氧的协同作用，降低了反应的活化能、改变了反应历程，很大程度上提高了臭氧分解利用的效率，达到了强化臭氧氧化的效果。同时成本低、易操作、催化剂可重复再生使用、不引入二次污染等优点，使其在难降解有机物的去除方面将有更广阔的应用前景[45]。近年来有关非均相催化臭氧氧化技术的研究主要集中在新型高效非均相催化剂的研发上，开发出了金属氧化物基催化剂、硅胶基催化剂、碳基催化剂及天然矿物基催化剂等各种非均相催化剂[46]。Zhuang等[47]将锰、铁的氧化物负载于污泥基活性炭（SBAC）制备新型非均相催化剂，用于催化臭氧氧化处理鲁奇气化废水生化出水，与单纯的臭氧氧化相比，处理效率有很大提升，COD去除率由42.1%提升至78.1%。
然而，单独使用臭氧氧化使废水中的有机物转化为二氧化碳，需要消耗的臭氧量很大，成本较高，因此臭氧氧化常与吸附或生化工艺结合，从而达到理想的处理效果。臭氧-生物活性炭（O3-BAC）技术就是将臭氧氧化与吸附及生化工艺结合而形成的新型深度处理技术，工艺流程如图2所示[48-49]。
臭氧氧化将难生物降解的芳环化合物转化为易生物降解的短链化合物，提高废水可生化性的同时，还增加了水中的溶解氧，有利于后续好氧生化反应的进行；活性炭具有很高的比表面积和发达的孔道，作为微生物载体的同时可以吸附小分子有机物，提高局部有机物浓度，强化生化处理效率；生化反应在分解有机污染物的同时也起到了活性炭再生的作用，解决了活性炭再生周期短的问题，降低了成本[50]。该技术将臭氧预氧化、活性炭吸附、生
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图2 臭氧-生物活性炭工艺流程
Fig. 2 O3-BAC technological process
物分解、活性炭生物再生结合在一起，已被成功应用于炼化污水深度处理等方面[51]，在煤气化废水深度处理上有广阔的应用前景。
2.2.2 脱盐深度处理与回用煤气化废水中除了氨氮、有机物之外，还含有一定量的无机盐。传统的深度处理工艺（混凝、高级氧化等）对于无机盐没有去除作用，产水直接回用会造成无机盐在系统中的累积，对设备造成损害。因此，一般采用脱盐技术进行深度处理，才能满足工业循环冷却水回用要求。而最大限度地提高水回收率，减少浓水排放量，实现近零排放，是脱盐深度处理的重点。目前常用的脱盐技术包括离子交换、膜分离技术、蒸发技术等。
离子交换技术在脱盐方面的应用已经相对成熟，但是水中残留的有机物会污染离子交换树脂，而且树脂再生过程会产生酸、碱废水。而蒸发技术设备占地面积大、能耗高，不适合直接大规模处理生化出水[52]。相对而言，以反渗透（RO）为核心的膜分离技术具有分离效率高、能耗相对较低、设备紧凑、操作简便、绿色无污染等优点，已经广泛应用于海水淡化、苦咸水淡化及各类含盐污水回用系统[53-54]。然而，反渗透应用于煤气化废水深度处理仍然面临着一些问题。
（1）反渗透对于进水水质（浊度、COD、微生物等）的要求很高，否则容易引发膜污染，造成膜性能锐减、清洗频繁、寿命缩短、成本增加。
（2）煤气化废水中硬度的存在，易造成反渗透膜结垢，尤其是硅垢形成后很难清洗，导致膜性能降低。
（3）常规反渗透的水回收率较低（一般单级在70%左右），产生大量的浓盐水处理困难。
针对这些问题，研究者相应开发出了多种分离过程，提出了一系列解决方案。
针对反渗透进水水质要求高的问题，开发了双膜（超滤-反渗透）工艺。超滤（UF）分离机理为筛分作用，截留分子量500～500000，作为反渗透的预处理，可以有效地去除水中的浊度、胶体、大分子有机物以及微生物，产水可以达到反渗透进水要求，大大降低了反渗透膜的污染。马孟等[55]采用浸没式超滤-反渗透组合的双膜工艺深度处理煤气化废水，反渗透系统运行良好，脱盐率稳定。杜亦然等[56]采用预处理-深度氧化-双膜工艺处理Shell 煤气化工艺废水，出水达到工业循环水标准。工业化应用方面，双膜工艺已经被广泛应用于煤气化废水深度处理回用及零排放工艺，如伊犁新天煤制天然气项目、中煤鄂尔多斯能源化工有限公司图克化肥项目、中电投伊南煤制天然气项目等[52]。超滤目前的研究主要集中在新型高性能膜材料的研制上，Jiang等[57-59]在抗污染超滤膜材料研发方面做了很多探索，提出了以表面偏析为核心的一系列膜表面构建与结构调控新方法，建立了多重抗污染机制，赋予膜抗污染和自清洁双重功能，应用于油水分离等方面，实现膜的持久高通量。然而，由于超滤膜对于离子没有截留效果，无法解决反渗透膜结垢的问题。
纳滤（NF）是一种介于超滤和反渗透之间的压力驱动膜分离过程，其分离机理为筛分效应与荷电效应协同作用[60-62]，对于较小分子有机物及多价离子有很好的去除作用，尤其是对硬度的去除效率高；同时相对于反渗透，纳滤的操作压力低很多，更节能。因此，纳滤可以作为反渗透的预处理工艺，减轻反渗透膜的污染和结垢，甚至在某些方面可以替代反渗透工艺。纳滤在煤化工废水深度处理上的应用目前还处于研究阶段，闻晓今等[63]采用超滤-纳滤组合工艺代替传统的双膜工艺，深度处理焦化废水，出水各项指标均达到循环冷却水用水标准。周煜坤[64]研究了超滤-纳滤-反渗透组合工艺对于煤化工废水二级生化出水的深度处理，系统出水水质完全满足回用要求，纳滤主要起到减轻反渗透污染的作用，工艺在运行期间不需要化学清洗。足以见得，纳滤技术在煤气化废水深度处理上的应用前景十分广阔，发展空间很大。
超滤和纳滤技术可以在一定程度上解决反渗透膜污染和结垢的问题，但是无法直接提高反渗透单元的水回收率，造成大量水资源的浪费。同时，
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产生的浓水含盐量、有机物含量高，无法直接排放。因此，浓盐水的浓缩及达标处理，提高整体水回收率，是煤气化废水深度处理与回用过程的关键。
目前国内外的浓盐水浓缩技术主要包括蒸发技术和膜技术。蒸发技术是利用热能将浓盐水蒸发浓缩，盐达到饱和后结晶析出，水以蒸汽的形式分离并冷凝回收，最终的废盐可做填埋处理。目前的蒸发技术主要包括自然蒸发（蒸发塘）、多效蒸发、机械压缩蒸发、膜蒸馏等。其中自然蒸发（蒸发塘）对于环境的要求较高，应用已经受到限制；多效蒸发技术相对成熟，水回收率可达90%以上，已经广泛应用于海水淡化等领域，但是对于蒸汽的需求较高；机械压缩蒸发技术减少了蒸汽的消耗，降低了能耗，但是设备投资较高；膜蒸馏设备相对简单，但是目前还处于研究阶段。总体而言，虽然蒸发技术已经广泛应用于煤化工废水浓盐水处理[52]，但其对于热蒸汽源的依赖性较大，适用于有工业余热等廉价能源的地区；同时由于浓水盐度高，对设备的抗腐蚀性要求极高，造成设备投资极大，这些都限制了蒸发技术在煤气化废水深度处理中的应用[65-66]。
相对于蒸发技术，膜技术设备投资相对较低，不依赖热源，更具有发展空间。目前国内外用于浓盐水处理的膜技术主要包括多级反渗透、高效反渗透（HERO）、纳滤及振动膜浓缩等[67-69]，水回收率可以达到90%。然而，随着浓缩倍数的提高，膜分离需要克服的渗透压也随之增加，大大提高了运行成本。电渗析（ED）过程是电化学过程和渗析扩散过程的结合，在外加直流电场的驱动下，利用离子交换膜的选择透过性（即阳离子可以透过阳离子交换膜，阴离子可以透过阴离子交换膜），阴、阳离子分别向阳极和阴极移动，从而实现溶液淡化、浓缩、精制或纯化等目的[70-72]。电渗析技术相对于传统的膜分离技术，不受渗透压的限制、操作简便、能耗低，已经广泛应用于海水、苦咸水淡化领域。传统电渗析阴极和膜上容易结垢与污染，使设备寿命缩短，针对此问题，开发出了频繁倒极电渗析（EDR），能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢，以确保离子交换膜效率的长期稳定性。曹宏斌等[73-75]将电渗析用于煤化工废水浓盐水浓缩，并针对电渗析膜的污染问题，提出了综合防治的方法。
3 存在问题与展望
总体看来，煤气化废水处理过程中，预处理及生化处理工艺相对成熟，深度处理与回用工艺仍有很大的问题，需要进一步探索。突出问题可归结如下。
（1）当前隔油、气浮等除油工艺分离效率较低，易影响后端蒸氨、脱酚过程。适当地引入过滤技术（如超滤），实现高效油水分离可能是一种可行方案。
（2）萃取脱酚工艺的产物一般通过碱洗回收得到粗酚，而粗酚精制难度较大，可以考虑将萃取后的酚/萃取剂混合体系通过催化加氢的方法直接制备轻质油，缩短工艺流程。
（3）蒸氨工艺回收产物以浓氨水的形式存在，附加值较低。可以考虑利用氨、煤气化过程的二氧化碳废气及浓盐水浓缩过程产生的饱和氯化钠溶液，通过联合制碱的方法，制备纯碱，实现较高附加值的资源化利用。
（4）脱盐深度处理过程中，蒸发技术能耗高，投资大，发展空间较小；双膜（超滤-反渗透）工艺应用普遍，但回收率低是一大难题。纳滤、电渗析作为新型膜分离技术，虽然仍处于研究阶段，没有用于煤气化废水深度处理的工业化实例，但是它们都具有双膜工艺不可替代的优势。因此，随着对新型膜材料和高效膜分离过程的深入研究与探索，超滤、纳滤、反渗透、电渗析相互耦合的多膜工艺，有望在未来代替传统的双膜工艺，成为煤气化废水深度处理与回用过程中的重要技术。
（5）随着研究的逐渐深入，各处理单元效能的提高空间变得越来越小，研发新技术，优化单一操作单元难度很大，成本很高。因此，在保证煤气化废水深度处理回用系统正常运行的前提下，对其进行全过程优化，将各单元效能控制在适宜的范围，或许是降低总成本的一种新思路。
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2014-09-03.
煤气化废水深度处理技术 发表时间：2016-10-19T09:03:06.693Z 来源：《科技中国》2016年7期作者：靳小茜[导读] 所以研究一种新的处理方法，可使气化废水中有机物分解为无机物，降解彻底，是今后气化废水深度处理的发展方向。天津大唐国际盘山发电有限责任公司天津 301907 摘要：煤气化废水属于焦化废水的一种，是在煤气生产和净化过程中产生的，废水排放量大，其中含有酚类、苯类及其衍生物等生物难降解大分子有机物，还有部分焦油及氰化物，CODCr和NH3-N的浓度很高。原有的煤气化废水深度处理方法主要有活性炭吸附法、混凝沉淀法、氧化处理法等，但是这些方法都存在一定的缺点，例如活性炭添加量大、运行费用高或沉渣量大等。本课题研究表明：经SBR （序批式活性污泥法）工艺处理后的煤气化废水经过褐煤活性焦吸附，后续再经过曝气生物滤池处理，不仅使废水达到了排放标准，而且大大降低了用焦量，用来深度处理煤气化废水是经济可行的。 关键词：SBR；褐煤活性焦；曝气生物滤池；COD；吸附 一、煤气化废水的处理方法及研究成果 对煤气化废水的处理，单纯依靠物理、物理化学或化学的方法进行处理，难以达到排放标准，往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。因此煤气化废水的处理，一直是国内外废水处理领域的一大难题。 2.2.1煤气化废水的处理技术 煤气化废水处理通常可分为一级处理、二级处理和深度处理。这里的一级、二级处理的划分与传统的城市污水处理在概念上有所不同，这里所谓的一级处理主要是指有价物质的回收，二级处理主要是生化处理，深度处理普遍应用的方法是臭氧化法和活性炭吸附法。 一级处理包括沉淀、过滤、萃取、汽提等单元，以除去部分的灰渣、油类等。一级处理中主要重视有价物质的回收，如用溶剂萃取、汽提、吸附和离子交换等脱酚并进行回收。这不仅避免了资源的流失和浪费，而且对废水处理有利。煤气化废水通常萃取脱酚和蒸汽提α氨后，废水中挥发酚和挥发氨分别能去除到99%和98%以上，COD也可相应去除90%左右。 二级处理主要是生化法，一般经二级处理后，废水可接近排放标准，生化法主要有活性污泥法和生物过滤法等。 2.2.1.1煤气化废水的一级处理 煤气化废水中有机物质的回收一般指的是对酚和氨的回收，常用方法有溶剂萃取脱酚、蒸氨等。 1、酚的回收 （2）吸附脱酚。吸附脱酚是采用一种液固吸附与解吸相结合的脱酚方法，将废水与吸附剂两者接触，发生吸附作用而达到脱酚的目的，但采用吸附法（如活性炭吸附）回收酚存在一些困难，因为有色物质的吸附是不可逆的，假如用活性炭吸附有色物质后，很难再将有色物质洗脱下来，从而影响活性炭的使用寿命。随着廉价、高效、来源广的吸附剂的开发，吸附脱酚法是一种很有前途的脱酚方法。 （3）萃取脱酚。萃取脱酚是一种液-液接触萃取、分离与反萃再生结合的方法。该法脱酚效率高，可达95%以上，而且运行稳定，易于操作，运行费用也较低在我国焦化行业废水处理中应用最广。 2、氨的回收 目前对氨的回收主要采用水蒸气汽提-蒸氨的方法。污水经汽提后，析出可溶性气体，再通过吸收器，氨被磷酸氨所吸收，从而使氨与其他气体分离，再将此富氨溶液送入汽提器，使磷酸氨溶液再生，并回收氨。 2.2.1.2煤气化废水的二级处理 煤气化废水在进行初处理前根据不同的水质特点设置调节池以调节水质水量，设置隔油池或气浮池进行除油，经以上的预处理后可采用下面的方法进一步进行处理。 1、活性污泥法 活性污泥法是采用人工曝气的手段，使得活性污泥均匀的分散并悬浮于反应器中和废水充分接触，并在有溶解氧的条件下，对废水中所含的有机底物进行合成和分解的代谢活动。在活动过程中，有机物质被微生物所利用，得以降解、去除。同时，亦不断合成新的微生物去补充、维持反应器中所需要的工作主体——微生物（活性污泥），与从反应器中排除的那部分剩余污泥保持平衡。 2、生物铁法 生物铁法是在曝气池中投加铁盐，以提高曝气池活性污泥浓度，充分发挥生物氧化和生物絮凝作用的强氧化生物处理方法。工艺流程包括废水的预处理、废水的生化处理和废水的物化处理三部分。预处理包括重力除油、均调、气浮除油；生化处理过程包括一段曝气、一段沉淀、二段曝气、二段沉淀；物化处理工艺流程包括旋流反应、混凝沉淀和过滤等工序。 在生物与铁的共同作用下能够强化活性污泥的吸附、凝聚、氧化及沉淀作用，达到提高处理效果、改善出水水质的目的。生物铁法的生产运行工艺条件包括：营养素的需求、适量的溶解氧、温度和pH值控制、毒物限量及污泥沉降比等。 2.2.2煤气化废水的深度处理技术 现阶段针对煤气化废水的深度处理技术主要有活性炭吸附法、氧化处理法和混凝沉淀法三大类。 1、活性炭吸附法 煤气化废水经以上步骤处理后COD的去除效果并不是很理想，出水浓度较大，很难达标排放，为使废水达标排放，可使用活性炭降低废水中COD的浓度。 废水处理中活性炭吸附的主要对象是废水中用生化法难以降解的有机物或用一般氧化法难以氧化的溶解性有机物，包括木质素、氯或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成燃料、除萎剂、DDT等。当用活性炭吸附处理时，不但能够吸附这些难分解有机物，降低COD，还能使废水脱色、脱臭。因此吸附法在废水的深度处理中得到了广泛的应用。 2、氧化处理法 臭氧的氧化性强，对除臭、杀菌、去除有机物和无机物都有显著效果。臭氧氧化是瞬时反应，无永久性残留，经处理后剩余废水中的臭氧易分解，一般不产生二次污染，且能增加水中的溶解氧。VanLeeuwen等通过实验指出，臭氧对氰化物、硫氰酸盐的去除率可达95%以上，且在处理活性污泥出水时，脱色效果比活性炭要好。煤气化废水中含有较多氰化物和难降解有机物，因此通过臭氧对其废水进行深度处理，可在一定程度上去除这些物质。
污水深度处理与回用技术浅析 陈柱慧 (湖南城建职业技术学院，湖南湘潭411101) 摘要:污水的深度处理与回用是解决当今节水治污两大问题的最有效的途径。本文介绍了污水深度处理的内涵及其在国内外发展的历史与现状，并对污水深度处理常用方法作了简要分析。 关键词:深度处理;回用;方法 中图分类号：X703 文献标识码：A 水是人类社会赖以生存、发展的最宝贵的自然资源，然而随着世界经济的迅速发展，人口的增加及工业化和城市化步伐的加快，城市用水量和污水排放量急剧增加，目前，缺水现象已成为一个世界性的问题。为解决大量的工业生产用水和市政或生活辅助用水，污水回用成为可靠的第二水源。污水深度处理与回用不仅可以缓解供水不足、水污染和改善生态环境等问题，而且还提高了回用水的水质、水量及其经济附加值，具有广泛的应用空间，并能创造更多的经济效益。 1 污水深度处理的内涵 污水深度处理是指城市污水或工业废水经一级、二级处理后，为了达到一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或生活的进一步水处理过程。针对污水（废水）的原水水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多级处理工艺。常用于去除水中的微量COD 和BOD有机污染物质，SS及氮、磷高浓度营养物质及盐类[1]。 2 国外污水深度处理与回用的历史与现状 污水深度处理在经济发达国家已在推广，甚至普及。 污水处理与回用在美国的发展，可以追溯到20世纪20年代，但城镇污水处理设施的大规模建设和普及始于60年代末，而产业化的污水回用设施建设的全面展开则是自80年代末期开始的。目前，再生水作为一种合法的替代水源，在美国正在得到越来越广泛的利用，成为城市水资源的重要组成部分。20 世纪80 年代美国污水回用量已达260万m3/d,其中62% 用于农业灌溉，31.5% 用于工业，5% 用于地下水回灌，其余用于城市市政杂用等。 日本最初的深度处理设施为1976年东京都多摩川流域下水道南多摩污水处理厂。到1996年，日本全国有162座污水处理厂有再生水设备，利用再生水量为48万m3/d。日本污水回用工程已见显著成效，目前福冈、高松市、琦玉县、长崎等各地已开始实施深度处理水利用计划。随着城市的发展，日本用于改善环境的再生水量会进一步增加。 以色列是在再生水回用方面最具特色的国家。以色列地处干旱半干旱地区，人均年水资源占有量仅为476m3，其解决水资源短缺的主要对策是农业节水和城市污水深度处理与有效利用。现在，以色列几乎100% 的生活污水和72% 的城市污水已经回用。处理后42% 的再生水用于农灌，30% 用于地下水回灌，其余用于工业和市政等。该国建有127 座再生水水库，其中地表再生水水库123 座，再生水水库与其他水库联合调控统一使用。 再如，在1993年，德国的污水二级处理普及率就已经达到90%，污水深度处理普及率达48%，芬兰的污水二级处理普及率与深度处理普及率也达到了77% 和88%, 瑞典的这两项指标则分别为95%和67% 。 世界上其他国家，如阿根廷、巴西、智利、墨西哥、科威特、沙特阿拉伯等，在污水深度处理与有效利用中也做了许多工作。 3 国内污水深度处理与回用的历史与现状 [收稿日期] 2010－06 [作者简介] 陈柱慧(1981-), 女,湖北荆州人,硕士,湖南城建职业技术学院设备系教师，研究方向:污水处理[联系方式] 电话：130xxxxxxxx；Email:xxxx@https://www.doczj.com/doc/ee16776362.html,
煤气化废水处理方法综述
中国矿业大学（北京） 题目：煤气化废水处理方法综述 学生姓名：赵柯学号：TSP0702005136Q 专业：环境工程 指导教师：王春荣 2007年12月
煤气化废水处理方法综述 摘要：煤气化是减少燃煤污染的有效途径，但气化 过程中产生的废水会对环境造成污染。本文针对废 水中主要污染物的不同，对其处理方法、治理技术、工艺分别进行了论述，并提出了建议。分别介绍了 煤气化废水中有用物质的回收，生化处理方法以及 深度处理方法。具体介绍了废水中酚和氨的回收， 采用活性污泥法、生物铁法，炭—生物铁法、缺氧 —好氧（A—O）法对废水进行处理，采用活性炭吸 附法和混凝沉淀法对废水进行深度处理。 关键词：煤气化；废水处理; 活性污泥法 THE SUMMARY OF WASTEWATER TREATMENT TECHNOLOGY OF COAL GASIFICATION Abstract gasification is an effective way to reduce the coal pollution, but the wastewater caused by the coal gasification process will pollution environmental. According to different main pollutants of wastewater, the disposal methods, treatment technology and techniques are separately discussed, and suggestion is put forward. Useful materials recovered from the wastewater, biological and chemistry treatment, deeply treatment are introduced in this article. Phenol and the ammonia recycled from wastewater and wastewater treated by activated sludge, biological iron, charcoal- biological iron and wastewater deeply treated by acticarbon absorption and Coagulation precipitation are introduced in this paper. Key word: coal gasification, wastewater treatment, activated sludge 1 引言 煤气化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水，属于焦化废水的一种。水质成分复杂，
第3章 污水深度处理设计计算 污水深度处理是指城市污水或工业废水经一级、二级处理后，为了达到一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或生活的进一步水处理过程。针对污水（废水）的原水水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多级处理工艺。常用于去除水中的微量COD 和BOD 有机污染物质，SS 及氮、磷高浓度营养物质及盐类。 絮凝过程就是使具有絮凝性能的微絮粒相互碰撞，从而形成较大的，絮凝体，以适应沉淀分离的要求。 常见的絮凝池有隔板絮凝池，折板絮凝池，机械絮凝池，网格絮凝池。隔板絮凝池虽构造简单，施工管理方便，但出水流量不易分配均匀。折板絮凝池虽絮凝时间短，效果好，但其絮凝不充分, 形成矾花颗粒较小、细碎、比重小，沉淀性能差，只适用于水量变化不大水厂。机械絮凝池虽絮凝效果较好、水头损失较小、絮凝时间短，但机械设备维护量大、管理比较复杂、机械设备投资高、运行费用大。网格絮凝池构造简单、絮凝时间短且效果较好，本设计将采用网格絮凝池[8,9,10,11]。 3.1.1网格絮凝池设计计算 网格絮凝池分为1座，每座分1组，每组絮凝池设计水量： s /m 308.0Q 31= （1）絮凝池有效容积 T Q V 1= （3-12） 式中 Q 1—单个絮凝池处理水量（m 3/s ） V —絮凝池有效容积（m 3） T —絮凝时间，一般采用10~15min ，设计中取T=15min 。 3277.2m 60150.308V =??= （2）絮凝池面积 H V A = （3-13） 式中 A —絮凝池面积（m 2）； V —絮凝池有效容积（m 3）； H —有效水深（m ），设计中取H=4m 。 2m 3.694 2.277A == （3）单格面积 1 1 v Q f = （3-14） 式中 f —单格面积（m 2）；
《工业废水深度处理与回用技术评估导则》 （征求意见稿） 编制说明 编制单位：轻工业环境保护研究所 二〇一二年四月
目录 1.前言1 1.1 标准编制的背景1 1.2 标准编制的必要性和意义1 2 国内外技术评估方法发展现状2 2.1 常用技术综合评估方法概述2 2.2 国内外技术评估现状5 2.3 技术评估的原则5 2.4 技术评估的标准7 3 导则的编制过程7 4 适用范围8 5 导则编制的原则、方法及技术依据8 5.1 导则编制的基本原则8 5.2 导则编制的工作方法和技术依据9 6 技术评估指标体系建立10 6.1 现有废水处理技术评估指标体系研究10 6.2 国家文件对评估指标体系建立的要求12 6.3 评估指标体系建立的原则13 6.4 评估指标确定的依据14 6.5 评估指标体系建立流程14 6.6 评估指标的建立15 7 技术评估指标权重值研究15 7.1主观赋权法16 7.2客观赋权法17 7.3本导则指标权重确定方法18 8 导则实施建议18 8.1 管理措施建议18 8.2 实施方案建议19
《工业废水深度处理与回用技术评估导则》编制说明 1.前言 1.1 标准编制的背景 为进一步开展工业废水深度处理与回用吗，保护人体健康和生态环境，规范企业在工业废水深度处理与回用技术选用与实施过程中的监督管理，制定《工业废水深度处理与回用技术评估导则》国家标准，项目承担单位为轻工业环境保护研究所。 1.2 标准编制的必要性和意义 随着废水排放标准越来越严格以及废水资源化的迫切要求，近年来才开始广泛地重视、推广废水深度处理及回用技术。工业和信息化部印发的“关于进一步加强工业节水工作的意见”中指出：积极推进企业水资源循环利用和工业废水处理回用。采用高效、安全、可靠的水处理技术工艺,大力提高水循环利用率,降低单位产品取水量。加强废水综合处理,实现废水资源化,减少水循环系统的废水排放量。加快培育节水和废水处理回用专业技术服务支撑体系。鼓励专业节水和废水处理回用服务公司联合设备供应商、融资方和用水企业,实施节水和废水处理回用技术改造项目。在造纸、钢铁等行业,逐步推广特许经营、委托营运等专业化模式,提高企业节水管理能力和废水资源化利用率;开展废水“零”排放示范企业创建活动,树立一批行业“零”排放示范典型。鼓励各级工业园区、经济技术开发区、高新技术开发区采取统一供水、废水集中治理模式,实施专业化运营,实现水资源梯级优化利用。 目前，我国对再生水利用遵循“分质使用”的原则，只有广泛意义上界定的各再生水水质标准，针对性不强，不能对行业技术起到很好的指导作用；此外种类繁多的工业废水深度处理与回用技术，各技术参差不齐现象，处于无序的市场竞争阶段，技术市场较为混乱，最终导致多数污水处理厂在对工业废水处理与回用技术的选择和应用上存在偏差和盲从性，使很多真正较好的工业废水处理与回用技术不能被有效的转化和推广，导致成本的加大，更有甚者造成了环境的二次污染，不能在根本上解决我国目前工业企业废水回收利用率不高等问题，企业废
煤制气废水处理技术 我国的煤炭资源十分丰富，其储量远大于天然气和石油等化石燃料。面对石油、天然气资源不足而需求快速增长的现状，煤制气将迅速成为传统煤化工行业的主导产业之一，如烯烃、醇醚、煤制油、合成天然气等的生产，弥补洁净燃料之不足。国家对高效洁净能源的倡导、开发石油替代能源的需求和充分利用劣质煤炭资源以及减少环境污染要求，这些给新一代煤制气产业发展带来了广阔的市场。但是，煤制气属于高耗水的行业，水资源需求量大，其排放的生产废水处理问题己成为制约煤制气产业发展的瓶颈。 煤制气废水主要来自煤气发生炉的煤气洗涤、冷凝以及净化等过程，水质极其复杂，含有大量酚类、长链烯烃类、芳香烃类、杂环类、氰、氨氮等有毒有害物质，是一种典型的高浓度难生物降解的工业废水。寻求投资省、水质处理好、工艺稳定性强、运行费用低的煤制气废水处理工艺，最大限度地实现省水、节水和回用，已经成为煤制气产业发展的迫切需求。目前，根据煤制气废水的水质特点，其治理技术路线主要由物化预处理、生物处理和深度处理三部分组成。
1、物化预处理技术 典型煤化工废水零排放工艺设计 在我国广泛采用的3种先进煤气化工艺一一鲁奇气化工艺、壳牌气化工艺、德士古气化工艺中，以鲁奇气化工艺产生的废水水质最为复杂。某典型的鲁奇煤制气废水中挥发酚含量为2900~3900mg/L，非挥发酚含量为1600~3600 mg/L，氨氯含量为3000~9000mg/L。回收煤制气废水中酚和氨不仅可以避免资源的浪费，而且大幅度降低了预处理后废水的处理难度。煤制气废水物化预处理采用的措施通常有脱酚、脱酸、蒸氨、除油等。 2、生物处理技术 经过物化预处理后，煤制气废水的COD含量仍有2000~5000mg/L。氨氮含量为50~200 mg/L。BOD5/COD范围为0.25~0.35。其中，烷基酚、油类、吡啶、喹啉、萘、硫化物、(硫〉氧化物等污染物是影响煤制气废水生化处理的主要抑制物质。预处理后煤制气废水的生物处理技术主要采用缺氧-好氧(A/O)工艺和多级好氧生物工艺。为了提高生物工艺处理煤制气废水的效能，近些年国内外研究也报道了煤制气废水生物处理过程中所采用的强化生物处理技术，如活性炭
几种煤气化技术介绍 煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。 一Texaco水煤浆加压气化技术 德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。 Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。 其优点如下： <1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。 <2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。 <3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模，装置投资少。 该技术的缺点是： <1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。 <2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。 <3）一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。 二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术 该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队，经过20多年的研究，和兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。
精品整理 电镀废水深度处理技术 一、技术概述 该技术采用双级处理、深度回用和膜分离技术，通过自主研发的三段式回用工艺、双级污泥循环反应设备，运用现代化自动控制技术，实现了电镀废水多级利用、系统动态监控、工艺参数的设定、故障报警等功能。电镀废水处理后达到《城市污水再生利用和城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002)，废水的资源化利用率大于76%，出水悬浮物低于5mg/L，贵金属去除率达到98%。对日处理水量160 m3，年减少CODCr排放10890kg，减少重金属排放3000kg;年节水43000t，综合运行成本9元/m3。 二、技术优势 (1)采用混凝、沉淀、气浮、过滤的综合处理技术，使电镀废水的各项指标远低于国家标准排放限值 (2)比传统反渗透工艺降低运行费用30%-40%。 (3)将电镀废水回用率由目前的30%以下(行业水平)提高到循环利用率76%，使电镀生产节约用水46%。 (4)采用自动化运行及在线检测、远程监控、联网诊断等先进技术，使处理过程稳定、可靠、安全、达标。 三、适用范围 电镀企业及电镀生产园区电镀废水处理 四、基本原理 采用物理化学方法对电镀废水中的重金属进行分离处理，通过两次调节废水的pH值，使废水中碱性重金属离子和中性重金属离子分别在其最佳的沉淀环境内进行沉淀分离，达到去除重金属的目的，使废水达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中的标准，再对达标的废水进行双膜法(超滤膜+反渗透膜)分离，进一步去除水中的各类金属离子，反渗透膜清水侧出水达到电镀清洗工艺用水水质标准，回用于电镀生产线，反渗透浓水侧出水再经过一次物化沉淀，最终使浓水达标排放。
摘要 煤气化是减少燃煤污染的有效途径，但气化过程中产生的废水会对环境造成污染。本文针对废水中主要污染物的不同，对其处理方法、治理技术、工艺分别进行了论述，并提出了建议。分别介绍了煤气化废水中有用物质的回收，生化处理方法以及深度处理方法。具体介绍了废水中酚和氨的回收，采用活性污泥法、生物铁法，炭—生物铁法、缺氧—好氧（A—O）法对废水进行处理，采用活性炭吸附法和混凝沉淀法对废水进行深度处理。 关键词：煤气化，废水处理，活性污泥法
前言 煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体，液体，固体燃料以及化学产品的过程，主要分为煤炭焦化、煤气化、煤气化合成氨、煤气化合成其他产品及直接液化等。 煤气化是煤化工产业发展最重要的单元技术，采用空气、氧气、CO2和水蒸气为气化剂，在气化炉内进行煤的气化反应，可以产生不同组分不同热值的煤气。主要用于生产各种燃料气，是干净的能源，有利于提高人民生活水平和环境保护；还可以合成液体燃料和很多化工产品。 煤气化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水，属于焦化废水的一种。水质成分复杂，污染物浓度高。废水中含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，污染物色度高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。对煤气化废水的处理，单纯靠物理、物理化学、化学的方法进行处理，难以达到排放标准，往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。因此煤气化废水的处理，一直是国内外废水处理领域的一大难题。
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1 （1）常压固定床煤气化技术 常压固定床煤气化是以空气、蒸汽、氧气为气化剂，在常压下将煤转化成煤气的过程。由于该技术成熟可靠、操作简单、投资少、建设期短，在国内冶金、建材、机械等行业广泛用于制取燃气；在中小型合成氨厂、甲醇厂用于制取合成气；在用气量较少的小型化工装置中用于制取CO 和H 2。这种煤气化技术的缺点是原料煤要求较高，且单炉生产能力小、渣中残碳较高、气化为常压煤气的压缩功耗高。随着煤气化技术的不断发展，及国家对煤化工准入生产规模要求的提高，在新建的大型煤化工装置中一般不采用此技术。 （2）加压固定床煤气化技术 图1 鲁奇加压气化炉 鲁奇加压[2]气化技术（图1）是加压固定床气化技术的代表，在20世纪30年代已实现工业化，义马气化厂[3]单台炉运行可达172天，是比较成熟的气化模式。20世纪80年代以来，我国已引进4套现代化的Lurgi 气化装置，其中3套用于生产城市煤气，1套用于生产合成氨，在设计、安装和运行方面均已取得丰富经验。该气化技术原料适应范围广，除黏结性较强的烟煤外，从褐煤到无烟煤均可气化，且可气化灰分高的劣质煤。Lurgi 气化炉中煤与气化剂逆向运动，炉温较低，采用固态排渣。Lurgi 固定床气化工艺成熟可靠,包括所副产焦油在内的气化效率、碳转化率、 气化热
格尔木炼油厂水平衡项目 第三阶段 废水深度处理与回用中试方案上海同济华康环境科技有限公司
二零零九年三月二十日
目录 第一章废水深度处理与回用中试概况 (5) 1.1 水平衡项目主要工作阶段 (5) 1.2 现阶段（第三阶段）的工作内容 (5) 1.3 废水中试工艺设计概况 (6) 1.3.1 设计进水水质 (6) 1.3.2处理工艺流程及说明 (6) 1.3.2.1 工艺流程分析 (6) 1.3.2.2 工艺流程图 (8) 1.3.3 设计水量 (10) 1.4 废水生物处理的运行条件 (10) 1.4.1 PH值 (10) 1.4.2 温度 (10) 1.4.3溶解氧（DO） (11) 1.4.4 营养物质 (11) 1.5 废水中试主要研究的内容 (12) 第二章废水深度处理与回用中试设计方案 (12) 2.1实验材料和装置 (12) 2.1.1中试装置流程图 (12) 2.1.2 主要处理设施 (13) 2.1.3 接种污泥 (15)
2.1.4 废水来源 (15) 2.2 分析项目与检测方法 (15) 2.2.1 各阶段采样点 (15) 2.2.2 采样点分析项目 (16) 2.3 结果与分析（待试验） (17) 2.4 小结（待试验） (17) 附录废水深度处理与回用中试计划横道图 (15)
第一章 废水深度处理与回用中试概况 1.1 水平衡项目主要工作阶段 第一阶段： 水环境初步排查摸底（同步进行） 第二阶段： 水平衡分析与水资源合理配置（同步 进行） 第三阶段： 废水深度处理与回用技术论证（现阶 段） 第四阶段： 废水处理系统的扩初设计（未开始） 第五阶段： 全厂水资源管理机制的建立（未开 始） 格炼水平衡项目主要工作阶段 1.2 现阶段（第三阶段）的工作内容 主要工作包括： (a) 炼油厂废水深度处理中试实验与工艺优化 ? 根据前阶段的调研，提出合理的水处理技术路线 ? 进行废水生化中试试验与工艺优化并提交实验报告
《废水深度处理技术》课程教学大纲 课程名称：废水深度处理技术课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Wastewater advanced treatment technology 总学时/周学时/学分：28/2/1.5其中实验/实践学时：0 先修课程：《环境化学》《物理化学》 授课时间：1-14周星期一授课地点：6B-403 授课对象：环境工程2016级卓越1班 开课学院：生态环境与建筑工程学院 任课教师姓名/职称：李长平/教授；宋浩然/讲师 答疑时间、地点与方式：对于普遍性的问题在上课时集中答疑，课程结束后再和各班联系集中答疑的时间、地点，个别答疑可在课前、课后、课间进行或通过电子邮件与电话联系等方式。 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（ ）其它（） 使用教材：《水的深度处理与回用技术》第三版化学工业出版社张林生主编 教学参考资料：《水污染控制工程》第四版高廷耀主编 《给水工程》第四版中国建筑工业出版社严煦初主编 《排水工程》第五版中国建筑工业出版社张自杰主编 课程简介： 《废水深度处理技术》属环境工程专业的选修课程之一。当前改善水环境保护水资源已成为全民共识，污水的深度处理及再生利用工作十分迫切。微污染水源水的深度处理是保障饮用水水质安全，保护人类身体健康的根本措施。污水深度处理可使污水资源化重复利用，减少企业生产成本，控制水体污染。本课程主要内容为给水与污水深度处理与回用的技术与理论。既阐述了水处理相关技术的基本理论，也汇集了相关工艺在工程应用方面的内容。 课程教学目标 1.理解污水深度处理的相关概念及处理方式和工艺的不同特点，掌握微污染水源水处理的基本原理。 2.运用污水深度处理的技术原理，进行逻辑计算和思考，以及工程思维的锻炼。 3.综合基础理论和技术工艺原理，初步学习如何根据具体对象设计污水处理方案。本课程与学生核心能力培养之间的关联(授课对象为理工科专业学生的课程填写此栏）： 核心能力1.具有运用数学和化学、生物学、物理学、力学等自然科学基础知识和环境工程专业知识的能力； 核心能力2.具有设计与实施实验方案，数据分析、信息综合等能力； □核心能力3.具有工程实践所需技术、技巧及使用工具的能力； □核心能力4.具有设计工程单元（设备）、流程或系统的能力； □核心能力5.具有项目管理、有效沟通与团队合作的能力； 核心能力6.具有发现、分析与解决复杂工程问题的能力； □核心能力7．能认清当前形势，了解工程技术对环境、社会及全球的影响，并培养持续学习的习惯与能力；
工业废水深度处理工艺 煤化工废水水量大、水质复杂, 含有大量酚类、含氮/氧/硫的杂环/芳香环有机物、多环芳烃、氰等有毒有害物质.煤化工废水经过传统物化预处理和生化处理后, 往往难以达到相应废水排放标准, 仍属于典型有毒有害生物难降解工业废水, 成为煤化工行业发展的制约性问题.因此, 对煤化工废水生化出水进行深度处理, 进一步去除难降解有毒有害污染物, 对于减轻煤化工废水的环境危害极为必要. 近年来, 高级氧化技术(AOPs)在煤化工废水深度处理中逐渐受到关注, 包括Fenton氧化和臭氧催化氧化, 以破坏和去除废水中的难降解有毒有害污染物, 并提高废水的可生化性.同时, 工业废水深度处理通常考虑将臭氧氧化处理与生化处理相结合, 以降低废水处理成本, 其中臭氧氧化处理是决定污染物去除效率的主要因素.目前, 微气泡技术在强化臭氧气液传质和提高臭氧利用效率及氧化能力方面表现出一定优势, 因此基于微气泡臭氧氧化处理难降解污染物日益受到关注. 本研究采用微气泡臭氧催化氧化-生化耦合工艺对煤化工废水生化出水进行深度处理.前期实验结果表明, 该废水采用传统曝气生物滤池(BAF)处理, COD去除率仅为6.4%, 且生物膜生物量短期内即明显下降, 表明其不宜直接采用生化处理工艺.本研究采用微气泡臭氧催化氧化先期去除部分COD, 并提高废水可生化性, 而后采用生化处理进一步去除COD和氨氮.本研究考察了不同臭氧投加量和进水COD量比值下, 微气泡臭氧催化氧化和生化处理去除污染物性能, 以期为该耦合工艺应用于难降解工业废水深度处理提供技术支持. 1 材料与方法1.1 实验装置 实验装置流程如图 1所示.实验系统包括不锈钢微气泡臭氧催化氧化反应器(MOR)和有机玻璃生化反应器(BR). MOR为密闭带压反应器, 内部填充3层Φ5×5 mm煤质柱状颗粒活性炭床层作为催化剂, 空床有效容积为25 L, 催化剂床层填充率为28.0%. BR内部同样填充3层Φ5×5 mm煤质柱状颗粒活性炭床层作为生物填料, 空床有效容积为42 L, 填料床层填充率为28.6%.本实验系统以纯氧或空气为气源, 通过臭氧发生器(石家庄冠宇)产生臭氧气体, 与废水和MOR循环水混合后, 进入微气泡发生器(北京晟峰恒泰科技有限公司)产生臭氧微气泡, 从底部进入MOR进行微气泡臭氧催化氧化反应.反应后气-水混合物在压力作用下从底部进入BR, 进一步进行生化处理. BR内生化处理由臭氧产生及分解过程所剩余氧气提供溶解氧(DO), 无需曝气.
污水处理厂出水深度处理方案 一、概述 水是国民经济发展中的不可替代的重要资源，也是人类赖以生存和发展的重要资源。电厂又是耗水大户，特别是在我国北方，以水限电、以水定电的情况相当严重，水资源的紧张已逐渐成为电力发展的瓶径，如何节约用水，提高水的利用率是电厂急需解决的问题。开展中水回用是解决这问题的重要途径，也是大势所趋。在电力生产过程中，冷却水的消耗占电厂总耗水量的60～80％，因此，城市污水处理厂二级处理出水（中水）深度处理后作为电厂冷却水补充水，如能成功实施，将起到良好的示范效应，适应可持续发展需要，并为电力发展拓展空间，具有巨大的经济、社会、环境效益。城市污水具有水量大、来源可靠、水量稳定的特点，但水质复杂，其中有机物、微生物和化学溶剂较多。因此，城市污水二级生化出水要作为电厂循环冷却水，必须先进行深度处理。使用城市污水做为冷却水的电厂，其中多数采用石灰处理工艺，一部分采用单纯过滤法，一部分采用超滤技术。 石灰处理系统作为电厂循环冷却水的补充水处理早在50年代就有应用的实例。尽管石灰处理系统具有运行费用低，不污染自然水体等优点，但由于劳动环境差、劳动强度大、污染、堵塞等原因影响了石灰处理技术的发展。随着科技的发展，人们环保意识的不断增强，通过科技人员的不断努力，石灰处理系统得到了许多改进，越来越多的电厂采用了石灰处理系统，积累了许多宝贵的经验。因此我公司拟采用石灰处理工艺对中水进行处理，处理出水用作电厂循环冷却水。 二、石灰处理的原理、特点及分析 2.1石灰处理原理 石灰处理是通过投加石灰乳控制出水pH为10.3～10.5，进行下面三个反应，产生大量各种形态的CaCO3结晶，降低水中暂硬，同时生成的结晶核心还可以对其它杂质起凝聚、吸附作用；而且石灰乳引起的pH值的升高也为氨氮和磷酸盐的去除创造了条件。为了提高工艺的沉淀效果，一般在处理过程中投加适量的凝聚剂与助凝剂，通过压缩双电层作用使分散的悬浮物、CaCO3结晶、有机物、有机粘泥、胶体物等带电体脱稳，在机械混合搅拌和高分子助凝剂架桥与网捕作用下，颗粒物质碰撞结合长大，使污染物容易沉降。 石灰参与的软化反应有： CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H2O Mg(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2O 理论上经石灰软化后，水中的硬度能降低到CaCO3和Mg(OH)2的溶解度值，但实际上钙、镁离子的残留量常高于理论值，这是因为反应所生成的沉淀中会有少量呈胶体状悬浮于水中不能沉淀下来。所以为了尽量减少残留的碳酸盐硬度，同时加入了聚合硫酸铁作为絮凝剂，这样在去除碳酸盐硬度的同时也去除了一部分悬浮物。石灰及聚合硫酸铁后加入硫酸的作用为:(1)调节石灰加入造成的pH值的升高。(2)把石灰没有去除的碳酸盐硬度转化为溶解度较大的非碳酸盐硬度。深度处理可以去除90%以上的碱度、磷酸盐、浊度、铜、铝和亚硝酸盐，去除硅酸盐、铁、氨、CODCr和BOD5的能力在30%以上。
煤化工废水处理的十个经典案例 煤化工废水的组分复杂并且含有固体悬浮颗粒、氨氮及硫化物等有毒、有害物质，若处理不当容易造成水污染并演变为水质型缺水，因此，废水处理是所有煤化工项目都需要考虑的问题，也在很大程度上决定了整个项目的效益。煤化工水资源消耗量和废水产生量都很大，因此，节水技术和污水处理技术成为行业发展的关键。 今天分享神华包头煤制烯烃、神华鄂尔多斯煤直接液化、陕煤化集团蒲城清洁能源化工、兖矿集团陕西未来能源化工兖矿榆林项目、久泰能源甲醇深加工项目等10个煤化工废水处理项目，从项目介绍、项目规模、主要工艺、技术亮点等多个角度进行分析，看看国内大型环保企业是如何对这些煤化工废水进行处理的。 十个煤化工项目污水处理案例项目简介、项目规模、主要工艺、技术亮点1云天化集团 项目名称：云天化集团呼伦贝尔金新化工有限公司煤化工水系统整体解决方案 关键词：煤化工领域水系统整体解决方案典范 项目简介：
呼伦贝尔金新化工有限公司是云天化集团下属分公司。该项目位于呼伦贝尔大草原深处，当地政府要求此类化工项目的环保设施均需达到“零排放”的水准。同时此项目是亚洲首个采用BGL炉（BritishGas-Lurgi英国燃气-鲁奇炉）煤制气生产合成氨、尿素的项目，生产过程中产生的废水成分复杂、污染程度高、处理难度大。此项目也成为国内煤化工领域水系统整体解决方案的典范。 项目规模： 煤气水：80m3/h污水：100m3/h 回用水：500m3/h除盐水：540m3/h 冷凝液：100m3/h 主要工艺： 煤气水：除油+水解酸化+SBR+混凝沉淀+BAF+机械搅拌澄清池+砂滤 污水：气浮+A/O 除盐水：原水换热+UF+RO+混床 冷凝水：换热+除铁过滤器+混床 回用水：澄清器+多介质过滤+超滤+一级反渗透+浓水反渗透 技术亮点： 1、煤气化废水含大量油类，含量高达500mg/L，以重油、轻油、乳化油等形式存在，项目中设置隔油和气浮单元去除油类，其中气浮采用纳米气泡技术，纳米级微小气泡直径30-500nm，与传统溶气气浮相比，气泡数量更多，停留时间更长，气泡的利用率显著提升，因此大大提高了除油效果和处理效率。 2、煤气化废水特性为高COD、高酚、高盐类，B/C比值低，含大量难降解物质，采用水解酸化工艺，不产甲烷，利用水解酸化池中水解和产酸微生物，将污水在后续的生化处理单元比较少的能耗，在较短的停留时间内得到处理。 3、煤气废水高氨氮，设置SBR可同时实现脱氮除碳的目的。 4、双膜法在除盐水和回用水处理工艺上的成熟应用，可有效降低吨水酸碱消耗量，且操作方便。运行三年以后，目前的系统脱盐率仍可达到98%。 2陕西煤业化工集团 项目名称：陕煤化集团蒲城清洁能源化工有限责任公司水处理装置EPC项目关键词：新型煤化工领域合同额最大水处理EPC项目
目录 污水的几种深度处理方法 (2) 1.1 活性炭吸附法与离子交换 (2) 1.2 膜分离法 (2) 1.3.1 湿式氧化法 (3) 1.3.2 湿式催化氧化法 (3) 1.3.3 超临界水氧化法 (4) 1.3.4 光化学催化氧化法 (4) 1.3.5 电化学氧化法 (4) 1.3.6 超声辐射降解法 (5) 1.3.7 辐射法 (5) 1.4 臭氧法 (5) Ⅰ
污水的几种深度处理方法 污水深度处理，也称高级处理或三级处理。它是将二级处理出水再进一步进行物理、化学和生物处理，以便有效去除污水中各种不同性质的杂质，从而满足用户对水质的使用要求。深度处理常见的方法有以下几种。 1.1 活性炭吸附法与离子交换 活性炭是一种多孔性物质，而且易于自动控制，对水量、水质、水温变化适应性强，因此活性炭吸附法是一种具有广阔应用前景的污水深度处理技术。活性炭对分子量在500～3 000的有机物有十分明显的去除效果，去除率一般为70%～86.7%[1]，可经济有效地去除嗅、色度、重金属、消毒副产物、氯化有机物、农药、放射性有机物等。 常用的活性炭主要有粉末活性炭（PAC）、颗粒活性炭（GAC）和生物活性碳（BAC）三大类。近年来，国外对PAC的研究较多，已经深入到对各种具体污染物的吸附能力的研究。淄博市引黄供水有限公司根据水污染的程度，在水处理系统中，投加粉末活性炭去除水中的COD，过滤后水的色度能降底1～2度；臭味降低到0度[2]。GAC在国外水处理中应用较多，处理效果也较稳定，美国环保署（USEPA）饮用水标准的64项有机物指标中，有51项将GAC列为最有效技术[3]。 GAC处理工艺的缺点是基建和运行费用较高，且容易产生亚硝酸盐等致癌物，突发性污染适应性差。如何进一步降低基建投资和运行费用，降低活性炭再生成本将成为今后的研究重点。BAC可以发挥生化和物化处理的协同作用，从而延长活性炭的工作周期，大大提高处理效率，改善出水水质。不足之处在于活性炭微孔极易被阻塞、进水水质的pH 适用范围窄、抗冲击负荷差等。目前，欧洲应用BAC技术的水厂已发展到70个以上，应用最广泛的是对水进行深度处理[4]。抚顺石化分公司石油三厂采用BAC技术，既节省了新鲜水的补充量，减少污水排放量，减轻水体污染，降低生产成本，还体现了经济效益和社会效益的统一[5]。今后的研究重点是降低投资成本和增加各种预处理措施与BAC联用，提高处理效果。 1.2 膜分离法 膜分离技术是以高分子分离膜为代表的一种新型的流体分离单元操作技术[6,7]。它的最大特点是分离过程中不伴随有相的变化，仅靠一定的压力作为驱动力就能获得很高的分离效果，是一种非常节省能源的分离技术。 微滤可以除去细菌、病毒和寄生生物等，还可以降低水中的磷酸盐含量。天津开发区污水处理厂采用微滤膜对SBR二级出水进行深度处理, 满足了景观、冲洗路面和冲厕等市政杂用和生活杂用的需求[8]。
煤化工废水处理方法(标准版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0085
煤化工废水处理方法(标准版) 摘要：文章以煤制气项目为例，介绍了煤化工项目生产中有机废水的来源及特性，探讨了三种常用的化工废水处理中煤化工废水的处理方法。总结出多级生物处理法在煤制气有机废水处理的实用性，对今后煤制气有机废水处理的工作起到一定的指导意义。 1.引言 煤化工行业的环境保护问题主要包括二氧化碳排放、工业废气排放和工业废水的排放三个方面，其中污染治理的重点和难点是工业废水处理问题。煤化工行业废水可根据含盐量分为两类：一类是高含盐废水，主要来源于生产过程中循环水系统排水和化学水站排水等；另一类是有机废水，主要来源于生产工艺废水。本文以煤制气项目为例，对有机废水的来源进行分析，并对有机废水处理工艺进行探讨。
2.有机废水来源及水质 煤制气项目有机废水的来源主要包括酚氨回收废水和有机含氨污水两部分。有机含氨污水包括粉煤气化、低温甲醇洗、硫回收、焦油加氢、天然气液化等工艺装置产生的污水，以及生活污水、地面冲洗水等。有机含氨污水包括粉煤气化、低温甲醇洗、硫回收、焦油加氢、天然气液化等工艺装置产生的污水，以及生活污水、地面冲洗水等。 3.煤制气有机废水处理工艺选择 3.1改进SBR工艺 SBR生化处理系统又称序批式活性污泥法，它是在一个SBR反应池中完成进水、反应、沉淀、排水、静置等五个工序，具有管理简单、节省占地、耐冲击负荷强等特点，通过调节反应周期及各个阶段的反应时间，创造理想的生物反应条件，有利于去除氨氮和总氮。改进的SBR工艺目前已在金陵石化、山东兖矿、神木甲醇等煤气化废水治理工程中得到应用。 3.2PACT/WAR工艺