煤制气废水处理研究进展报告

目录

1 煤制气废水的来源和水质特征 (1)

1.1 煤制气废水的来源 (1)

1.2 煤制气废水水质特征 (1)

1.3 煤制气废水的危害 (3)

2 煤制气废水处理技术 (3)

2.1 预处理技术现状 (3)

2.1.1 除油 (3)

2.1.2 脱酸 (3)

2.1.3 脱酚 (4)

2.1.4 蒸氨 (4)

2.1.5 除氰 (5)

2.2 生化处理现状 (5)

2.2.1 A/O和A2/O及其改进工艺 (5)

2.2.2 SBR工艺 (6)

2.2.3生物倍增(BioDopp)工艺 (6)

2.2.4 多级生物膜法 (6)

2.2.5 MBR工艺 (6)

2.2.6 工程菌工艺 (7)

2.2.7 厌氧工艺 (7)

2.2.8 联合处理工艺 (7)

2.3 深度处理技术现状 (8)

2.3.1 混凝沉淀法 (8)

2.3.2 高级氧化法 (8)

2.3.3 吸附法 (8)

2.3.4 膜分离法 (9)

2.3.5 曝气生物滤池（BAF） (9)

3 存在的问题及发展趋势 (9)

3.1 存在的问题 (9)

3.2 发展趋势 (10)

1 煤制气废水的来源和水质特征

1.1 煤制气废水的来源

我国是一个以煤炭为基本能源的国家，2008 年国家统计局公布的数据显示，在一次能源消费中煤炭所占比重最大，约为69.5%，这种局面在短时间内将难以改变。煤直接燃烧仅能发挥其效能的30%，且污染严重，目前各国都在致力于开发煤的清洁应用技术，煤炭气化就是目前解决燃煤污染应用较为广泛的清洁能源技术之一。

煤炭气化是将固体燃料或液体燃料与气化剂作用而转变为燃料煤气或合成煤气，本质是将煤由高分子固态物质转变为低分子的气态物质。图1.1内蒙古大唐国际克旗煤制天然气项目生产工艺流程图。

图1.1内蒙古大唐国际克旗煤制天然气项目生产工艺流程图在煤气发生转化过程中存在一系列的环境问题，几乎每一道生产工序都有污染产生，其中最主要的是煤气废水。煤气化废水主要来源于气化各工段中的洗涤水、洗气水、蒸汽分流水等溶解了煤气化时产生的水溶性污染物，包括氨氮、酚、挥发酚、石油类、硫化物、氰化物、SS等，是一种典型的高浓度、高污染、有毒、难生化降解的工业有机废水。

1.2 煤制气废水水质特征

煤制气技术对所产生的废水水质有非常重要的影响。目前，我国采用的煤制气技术主要技术有德士古煤气化技术、壳牌煤气化技术、鲁奇气化技术等。德士古工艺，采用水煤浆高温气化技术，废水水质相对洁净，有机污染程度较低，但氨氮浓度较高。壳牌工艺，采用高

温粉煤灰气化技术，废水水质相对洁净，有机污染程度低，但氨氮浓度也较高，此外氰化物浓度也较高。鲁奇工艺，也叫碎煤固定床纯氧法排灰压力气化工艺，气化温度低，但废水污染物高成分复杂，COD、氨氮和酚等含量均较高，处理难度很大。目前，鲁奇加压气化法是世界上应用最多的煤气化工艺之一，在我国有广泛的应用。各工艺产生的煤制气废水水质比较如表1.1所示。表1.2为河南义马气化厂废水水质特征。

表1.1 煤制气工艺废水水质特征对比单位：mg/L 煤制气工艺德士古壳牌鲁奇

COD Cr200-760300-4002000-2500

氨氮200-700<200300-900

挥发酚<10较低1000-5500

氰化物10-30 <1001-40

焦油较低较低<500

表1.2河南义马气化厂煤制气废水水质特征单位: mg/L(除pH外)项目范围平均值

pH7.7-9.859.45

COD4445-77505500

BOD1990-32742350

TN213-377308

NH3-N115-248195

总酚830-18601200

挥发酚（以苯酚计）——453

总油150-280200

SS——20

TDS——3630

氰化物——0.17

1.3 煤制气废水的危害

煤制气废水中含有高浓度的污染物，如果不经处理直接排放，或者处理程度不够而排放势必造成煤气厂周围水体的严重污染。其中氰化物属剧毒物质，能引起中枢神经中毒，导致麻痹和窒息；苯吡啶等部分多环芳烃具有较强的致癌性；酚属高毒类，为细胞原浆毒物，低浓度能使蛋白质变性，高浓度能使蛋白质沉淀，对各种细胞有直接毒害，对皮肤和黏膜表皮有强烈的腐蚀作用。煤气废水排入水体后，同样对水生生物有毒害作用，如水中酚超过5mg⁄L，吡啶浓度超过1.5mg⁄L，氰化钾达到0.02～1.0mg⁄L 均可使鱼类致死。因此，需要对煤制气废水进行处理。

2 煤制气废水处理技术

煤制气废水处理难度十分大，主要体现在: (1)废水成分较复杂，污染物浓度高，对相应的处理负荷要求高；(2)废水含酚、氰类物质，毒性大会抑制微生物活性；(3)废水可生化性较差，BOD/COD 比值通常会低于0. 3，不易生物降解。由于传统生化工艺难以实现对污染物的高效处理，使得后续深度处理与达标回用的难度加大，所以宜确立以生化处理为主，物化处理为辅的治理路线。目前，我国对煤制气的处理有预处理、二级处理和深度处理。

2.1 预处理技术现状

煤气化废水中高浓度酚、氨及油类物质的存在都会对后续生化处理产生不利影响。预处理一般可分为除油、脱酸、脱酚、蒸氨和除氰等阶段，需视具体水质而定，但是酚、氨的去除一直是煤气化废水预处理技术的研究重点。

2.1.1 除油

煤制气废水中油类污染物多采用隔油池和气浮法进行除油。隔油池具有工艺简单、运行费用低的特点，但是除油效果受到废水中油类密度分布的影响较大。气浮法对油类密度要求较宽且脱油效率高，缺点是设备多，运行费用偏高，容易引发严重的泡沫问题。原哈尔滨气化厂在处理煤制气废水时，采用气浮工艺降低废水中的含油量。经过一年多的续运转，气浮装置基本能达到设计要求，并在废水中投加了聚合氯化铝和聚丙烯酰胺明显提高了脱油效果。

2.1.2 脱酸

从煤气水分离工段流出的煤制气废水仍含有较高浓度的酸性气体CO2和H2S等。通常情况下，在进行萃取脱酚之前，煤制气废水需要先经过脱酸塔将其中的酸性物质CO2和H2S