煤气化/焦化废水回收治理
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煤气化/焦化废水资源化关键技术和产业化示范
中国科学院过程工程研究所
江苏富丽华投资实业有限公司
一 、概述
煤气化/焦化废水作为钢铁行业和煤化工的主要废水污染源，废水量大，成分复杂，难以治理，一直是这些行业可持续发展的重要制约因素。煤气化/焦化废水治理经过多年研究，取得一定进展，但缺乏资源化关键技术和全过程高效控制的技术集成，陷于单个技术研究阶段而无法取得关键突破，处理成本较高，难以稳定达标。如焦化废水处理出水只能部分回用于湿熄焦和水淬钢渣等低水质要求场合，且回用水质较差也会影响产品质量，无法实现废水资源化和零排放。随着我国钢铁和焦化行业的产业升级，钢铁和焦化企业广泛采用干熄焦 工艺，焦化废水处理后无法回用于湿熄焦，对现有焦化废水处理和资源化提出了更高的水质要求。
由于焦化和煤气化（特别是鲁奇加压气化工艺）废水中难生化降解有机物成分较高，且具有生物毒性，同时氨氮含量高，使得传统活性污泥法常常处理效率不高，即使在较大稀释比的情况下能将酚和氰化物能处理达标，可是COD和氨氮达标困难，特别是氨氮处理效率低。所以，一直以来焦化废水的有效治理成为环境工程领域的难点。本项目正是为了解决以上问题而展开的。
二 、现有技术分析
前煤气化/焦化废水的处理技术主要分为三类：物理法、氧化技术和生化方法。由于焦化废水水量大，氧化处理技术（如Fenton法、电化学氧化法等）的处理成本相对较高，难以实际应用，多处于实验室研究阶段。物理方法由于单一处理难以达标，往往用于预处理。生化处理成本相对较低，二次污染小，污染物去除彻底，应成为大规模焦化废水处理的主要技术。所以，目前煤气化/焦化废水处理工业化流程主要是先经过物理方法（除油、蒸氨、萃取脱酚等）预处理后，再进行生物处理，如图1所示，其中部分企业根据实际情况取消了萃取脱酚和生物处理前的除油工段。
焦化废水：从氨水澄清槽排放的剩余氨水，先经过隔油和气浮去除重油和轻油，甚至采用焦炭过滤器进行过滤处理。氨水澄清槽已经将大粒径分散油去除，剩余的焦油是小粒径分散油、乳化油和溶解油，隔油已几乎没有去除效果。由于煤焦油不同于其他油类，环状有机物含量高，特别是部分成分含羧基等基团而具有表面活性，容易发生乳化，难以与气泡结合，同时普通气浮机产生的气泡较大，更不易与油滴结合，油滴发生气浮到表面后，刮板回收只能得到含水高的油水混合物。即使加入破乳剂进行破乳，破乳效果差，油水分离困难，且药剂用量大，成本高。所以，现有工艺的除油效率较低，只有50％左右，回收油的品质较低，必须经过后续的进一步油水分离，同时由于含油量高会引起后续萃取脱酚操作的溶剂乳化，从而严重影响后续萃取操作，较高的含油量也会造成后续蒸氨的管道及塔板堵塞，降低回收氨的品质，也会严重毒害微生物而影响生物处理, 同时气浮过程中发生部分氧化反应使得一些有机物（如酚）被空气中的氧气不完全氧化生成生物更难降解的有机物（如醌），使得废水色度加深，这些均不利于后面的生物处理。
煤气化废水中轻油含量高，与水比重差别小，传统隔油与气浮除油的出油率较低。使得后续蒸氨部分塔板堵塔严重。
萃取脱酚：除油后的剩余氨水通常含酚1000－1400mg/L，通过萃取脱酚能将酚含量降低到500-700mg/L。由于酚的高效萃取剂N503价格较高，国内焦化厂目前多使用溶剂油轻苯或重苯进行溶剂脱酚。但是轻苯或重苯对酚的分配系数仅有2-3，萃取效率很低，溶剂苯的损耗很大。特别是由于前置的除油工段的除油效率低，容易引起溶剂乳化，溶剂油消耗变大，油水分离困难，降低萃取效率，并降低酚盐品质。所以，考虑到回收酚的经济性，许多焦化厂取消了脱酚装置，而是将含酚水进行蒸氨后，进行稀释至满足生化要求。由于酚的回收率不高，出水酚含量高，使得后续生物处理需要较大清水稀释。
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