膜技术处理碎煤加压气化工艺污水的研究

摘 要：本工艺介绍了膜技术处理碎煤加压气化工艺污水的方法，可有效解决碎煤加压气化过程中产生的高浓度含酚废水生化处理难度大、投资大、运行成本高的问题。

关键词：碎煤加压气化；污水；膜技术

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.004

0 背景技术

碎煤加压气化属于固定床气化工艺，由于干馏层和干燥层的存在，在气化年轻煤种时，粗煤气含有较多焦油、酚类、氨、氢氰酸等有机和无机杂质，随着粗煤气的洗涤冷却过程，这些杂质绝大部分转移到煤气水中。传统的煤气水处理工艺首先经过煤气水分离装置和酚氨回收装置，包括沉降、脱酸、蒸氨、萃取等一系列物理分离过程，之后排出的工艺污水经过生化处理，然后达标排放。生化处理碎煤加压气化工艺污水，经过多年实践和改进，工艺较为成熟，得到推广应用。然而碎煤加压气化污水做为高酚、氨含量的工业污水，其中酚类对细菌污泥具有一定生物毒性，特别是负荷波动时容易对污水生化处理装置造成冲击，而且恢复时间较长，对企业连续生产造成很大影响。另外采用生化处理，污水中的酚类和有机物被生化分解，不能回收利用。

1 工艺简介

本工艺的膜技术处理碎煤加压气化工艺污水的方法，包括如下步骤：

（1）从酚氨回收装置排放的工艺污水先经过机械过滤和精密过滤除去机械杂质，防止对膜造成堵塞或损伤；其中机械过滤采用立式机械过滤器，滤料选用石英砂，具有独特的均匀布水方式，使过滤器达到最大效果，能长期满足出水水质要求。精密过滤采用精密过滤器的作用是防止泄露的填料颗粒划伤膜表面，过滤精度为5μm，滤芯为PP棉或线绕滤芯。

（2）过滤后的工艺污水加碱调节pH值至9～10.5，使污水中的酚类形成酚氧负离子，防止对膜造成污堵，然后通过两至三级膜系统脱除污水中绝大部分酚类和其它有机物；

（3）步骤（2）排出的淡水加酸调节pH至6～8，使游离氨形成铵盐，通过末级膜脱除污水中的绝大部分氨氮，膜是反渗透膜或纳滤膜。

下面对本工艺作详细说明：

碎煤加压气化产生的废水经酚氨回收装置回收大部分焦油、中油、粗酚和氨之后，然后通过三到四级膜系统进行分离，脱除其中的酚类和氨，所产淡水进行回用，浓水循环至酚氨回收装置入口或用于制备水煤浆。

用膜技术处理碎煤加压气化工艺污水面临最大的问题在于废水中的弱极性有机物容易吸附在膜上，对膜造成污堵，使得膜清洗过于频繁，装置无法稳定运行并严重影响膜的寿命。对碎煤加压气化污水成分的分析表明，其中的有机物主要是各种单元酚和多元酚，酚类呈弱酸性，在酸性环境下以酚羟基（ROH）形式存在，在碱性环境下以酚氧负离子（RO-）形式存在。本工艺利用这一性质，在一级膜的入口处加碱调节污水的pH值，使污水中的酚类负离子化，极性比游离酚显著增强，大大降低了对膜的吸附作用，从而有效防止了膜的污堵。但是由于一级膜入口处加碱，污水中的氨以游离氨形式存在，膜对小分子游离氨的去除效果很差，本工艺在末级膜入口加酸，使污水中的游离氨形成铵盐，很容易被膜去除。污水在经过两至三级膜后，绝大部分酚类已经被脱除，此时再加酸降低pH值，不会对膜造成污堵。

2 结论

本工艺介绍了膜技术处理碎煤加压气化工艺污水的方法，可有效解决碎煤加压气化过程中产生的高浓度含酚废水生化处理难度大、投资大、运行成本高的问题。碎煤加压气化工艺污水先经过煤气水分离装置和酚氨回收装置，回收其中大部分焦油、中油、粗酚和氨之后，再经过机械过滤和精密过滤，然后通过三到四级膜系统进行分离，脱除其中的酚类和氨，所产淡水可回用于循环水系统或其它用户，浓水循环至酚氨回收装置入口或用于制备水煤浆。膜法处理碎煤加压气化工艺污水具有投资小、运行成本低的优点。

作者简介：甘定平（1986-），男，江苏南京人，大专，助理工程师，研究方向：水污染控制技术研究。