煤化工废水全过程优化集成零排放处理技术
来源项目
国家科技技术进步二等奖（2018）
技术分类
水污染防治-工业污水
适用对象及范围
本技术适用于兰炭、焦化、煤气化等煤化工行业产生过程中产生的热解废水(包括：兰炭废水、焦化废水、煤气化废水等)的处理。目前已建工程中单套系统废水最大处理规模达到480 m3/h
解决的难点问题
开发酚氨回收预处理技术，解决了粗酚、焦油和氨氮资源浪费；开发了高效生化处理技术，解决了生物抗冲击能力低导致的生物降解效率受限的问题；开发脱氰絮凝药剂，有效解决经生化处理后出水中总氰浓度较高，缺乏经济有效的去除方法的问题。开发了有效的有机物深度氧化技术，解决残留有机物浓度超标，传统深度处理方法效率低且易造成二次污染的问题
基本原理
针对废水中焦粉/焦油增加废水粘度，酚类及杂环化合物生化难度大等问题，开展焦粉-酚油协同萃取技术研究，并利用开发的萃取剂分子设计平台研发出酚油协同萃取剂，实现酚类的回收与高值化。研制出支持高浓度菌群高效降解的反应-沉淀耦合一体化装备，构建了污染物梯级生物降解处理工艺，可显著提高生化处理效率和稳定性。研制的基于官能团定向转化有机污染物非均相催化臭氧氧化高效催化剂和反应设备，实现难降解污染物深度去除。该技术通过全过程超结构优化模型进行全过程超结构设计，形成全过程优化的高浓度煤化工废水综合处理成套技术，完成了“酚油协同萃取-生物强化-非均相催化氧化-MBR-多膜脱盐-蒸发结晶”集成工艺，解决煤...
技术描述（创新点及优势）
该技术提出酚油协同萃取减毒耦合污染物梯级生物降解的废水处理新工艺，创新研制出新型多元复合萃取剂和可实现高浓度菌群高效处理的反应-沉淀耦合一体化装备，研发出基于官能团定向转化的难降解有机污染物非均相催化臭氧氧化用新型高效催化剂和反应设备，实现了资源回收和废水处理工艺稳定运行。该技术提高实际煤化工废水处理过程中生化系统的抗冲击能力，处理效率显著提高，稳定运行周期提高三倍以上。研发出基于官能团定向转化有机污染物非均相催化臭氧氧化高效催化剂和反应设备，开发出新催化剂性能明显优于常规活性炭和锰砂催化剂
技术推广应用情况
该技术已被应用于鞍钢、武钢、邯钢、运煤等钢铁、煤化工行业龙头企业的30项废水处理工程（其中焦化废水26项），废水处理总规模达到5397万吨/年，在实现稳定达标的基础上实现回用及零排放。
应用案例名称
新疆天雨煤化集团有限公司500万吨/年煤分质清洁高效综合利用项目（一期）污水处理场污水处理装置
案例地址
新疆托克逊县伊拉湖工业园区
案例规模
218m3/h
项目投运时间
2020.07
验收情况
通过验收
工艺流程
酚氨废水首先通过重力除油与药剂气浮和预除油反应器除油后进入后续的脱酸、蒸氨塔，回收废水中的氨氮并制备制成稀氨水。之后废水进入萃取塔完成脱酚，从萃取塔出来的废水通过水塔净化，回收废水中溶解的萃取剂，气浮后进入生化调节池。
各股废水混合进入调节池调制水质。随后通过布水器均匀进入厌氧反应池，进行厌氧水解酸化。厌氧池出水和回流硝化液在缺氧配水渠中混合后，发生反硝化反应进行脱氮。缺氧池出水进入好氧反应器后，在好氧异养菌作用下，发生碳氧化反应和硝化反应。出水进过二沉池泥水分离后进入混凝反应池，加入混凝剂反应沉淀。
混凝出水经过滤后由泵输送到催化氧化塔和催化氧化池内，通过两级臭氧催化氧化对废水中的有机污染物进行有效处理。废水中无法通过生物降解的有机物被降解为小分子或直接矿化，废水得到净化。
经过臭氧催化氧化处理后的废水与清静废水混合送入后续的膜处理单元。在膜处理单元分别通过常压反渗透和高压反渗透两次浓缩，回收淡水。为了保证高压反渗透的处理效率，在经过常压反渗透后的浓水通过化学软化除硬、复合催化氧化深度脱除有机物，保证高压反渗透膜不被污染。最后产生的浓盐水通过三效蒸发系统实现废水零排放
污染防治效果和达标情况
废水经本项目创新开发的处理系统全过程优化处理后，最终实现废水零排放，酚、氨、油、淡水资源化回收，盐资源化和低成本运行的目标。
产水可达到工业循环冷却水处理设计规范GB/T50050-2017中再生水用于间冷开式循环冷却水补充水的水质指标
二次污染治理情况
1.废水
本项目为零排放项目，处理后出水全部回用于循环水补充水，不对外排放污水。
2.废气
本项目酚氨单元尾气由管路送至酚氨单元VOCs处理，主要组分氮气97~98%，萃取剂气体2~3%气体。生化深度处理单元需要包括调节池、厌氧池、缺氧池、污泥浓缩池加盖收集VOCs与污泥脱水间VOCs气体，一起送至生化VOCs装置统一处理。
3.固废
酚氨单元产生的重油、轻油、油渣由厂里进行利用；
生化、混凝单元产生的生化污泥、化学污泥经污泥浓缩并脱水至含水率85%以下后，脱水泥饼运送至界区外，由业主处理。
蒸发结晶单元产生杂盐送至界区外，由业主委托处理
碳排放情况
不涉及此项
能源、资源节约和综合利用情况
应用该技术成果建设的污水处理装置在新疆天雨煤化集团有限公司已稳定运行4年，累计减排COD 66053.1吨，减排氨氮8203.3吨，新增经济效益10158.1万元，回收废水中的酚制备成产品纯度超过70%的粗酚产量超过5000吨/年，产品价值超过1400万元；回收废水中的氨，制备浓度超过20%的氨水产量超过20000吨/年，产品价值超过600万元；回收中水资源超过190万吨，回收率超过98%，系统运行的直接成本低于50元/吨废水，低于行业目前70元/吨废水的处理水平，推动了低阶煤热解行业清洁生产和可持续发展，对当地流域水质改善发挥积极作用，经济效益和环境效益显著
投资费用
工程总投资25789万元
运行费用
1、酚氨回收阶段：动力电成本1.5元/吨废水，蒸汽18.6元/吨废水，药剂费用7.23元/吨废水，合计27.83元。
2、生化、混凝处理单元：动力电成本1.5元/吨废水，药剂成本2.81元/吨废水，合计4.31元。
3、深度处理单元：动力电成本1.5元/吨废水，氧气0.6元/吨废水，合计2.1元。
4、膜浓缩(含化学软化)单元：动力电成本2元/吨废水，药剂成本5.17元/吨废水，氧气0.25元/吨废水，合计7.42元。
5、蒸发结晶单元：动力电成本1元/吨废水，低压蒸汽3.3元/吨废水，合计4.3元。（注：蒸发结晶阶段处理水量按照原水水量进行计算）
6、人员工资：污水定员68人，人均工...
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