摘要：煤化工行业属于耗水量大和污染性都比较大的行业，处理不当会对水生态系统和环境容量产生较大的污染和损坏。煤化工废水主要来自煤炭的洗涤、冷凝和分馏工段，废水主要分为液化废水、气化废水、粗煤气冷凝及净化过程排放的废水、煤液化过程废水、烯烃产品制备过程产生的废水等。废水的成分复杂，主要有烷烃类、酚类、芳香烃类、氨氮、氰等有毒有害物质，污染物含量高，处理难度大常规的处理工艺难以达到较高的污水循环利用效率，“近零排放”技术是煤化工废水的主要研究方向，符合绿色发展战略目标的目的，是实现污水循环利用和环境可持续发展的必然出路。
关键词：煤化工废水;膜集成;零排放
引言
煤化工产业具有高污染、高耗水的特点，而水资源的严重匮乏，已经成为制约煤化工行业发展的重要因素，废水的深度回用技术及“零排放”技术对促进煤化工可持续发展具有重要意义。实现煤化工废水的资源化利用，其关键是高含盐废水的有效处理，膜技术是一种高效、低能、易操作的液体分离技术，同传统的水处理方法相比，具有处理效果好、可实现废水的循环利用及回收有用成分等优点，是废水资源化的有效技术。
1煤化工废水来源及水质特征
煤化工废水可分为煤气化废水、煤焦油废水、焦化废水和煤制烯烃废水，其特性见表1。煤化工废水普遍具有成分复杂，含有COD、氨氮、酚类、S2-、CN-和H2S等污染物，并且污染物浓度较高，可生化性差，不易生物降解等特点，废水排量大，需要高昂的处理费用。
2膜浓缩分离技术
2.1膜蒸馏技术
膜蒸馏是传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种非等温的物理分离技术，采用疏水微孔膜、以膜两侧蒸汽压差为传质驱动力的膜分离过程。热侧蒸汽分子穿过膜孔后，在冷侧冷凝富集，是有相变的膜过程，同时发生热量和质量的传递。相对于其他分离过程，膜蒸馏的优点主要有：(1)对液体中的离子、大分子、胶体等非挥发性溶质，能达到100%的截留;(2)操作温度比传统的蒸(精)馏温度低，操作压力远低于反渗透过程的压力;(3)与传统的蒸馏设备相比，无蒸发器腐蚀问题，设备体积小。膜蒸馏可处理极高浓度的水溶液，在浓缩方面具有很大潜力，此外膜蒸馏是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产品的膜过程，但膜蒸馏技术目前还处于研发阶段，工程应用案例很少，在煤化工高盐废水零排放领域尚无工程应用案例。
2.2纳滤膜分离技术
纳滤膜是在反渗透膜基础上发展起来的，其孔径范围在纳米级，截留效率介于反渗透膜和超滤膜之间，截留分子量为200~1000，通常纳滤膜表面荷负电，对不同电荷和不同价离子具有不同的Donnan电位。在高盐废水处理领域，可以利用纳滤的选择性，实现一二价盐的分离及高价盐溶液的浓缩。
2.3电驱动膜技术
电驱动膜技术是指通过电迁移离子，将盐分离子从溶液中分离浓缩的膜技术。电驱动膜装置的核心部分是阴阳离子交换膜，该膜对溶液中的离子具有选择透过性。离子交换膜按其结构不同，又可分为异相膜和均相膜两种。
除上述普通电驱动膜技术外，还有杭水开发的选择性电驱动膜装置和双极膜装置。选择性电驱动膜装置可以实现一二价离子的分离和浓缩;双极膜装置可以将液体盐转化为酸碱，直接回收利用。
3技术参数
3.1一级膜高效沉淀池
采用双碱法降低来水的硬度及碱度，降低后续反渗透处理装置的结垢倾向。处理水量丨500mVh，共3座，并联运行。停留时间：混凝反K、/：池4min;f灰反应池4min，纯碱反Ky：池4min，絮凝池6min。沧淸池及面负命
3.2—级超滤膜
用于去除水中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质，保证超滤出水污泥淤积指数(SDI)<3。处理水量丨500mVh，共6组，外联运行，回收率>90%，膜通童(151C)矣50L/(m2*h)，设计压力p名0.2MPa，M火耐受悬浮物质浓度100mg/L，产水浊度矣1NTU，产水SDI矣3。
3.3二级膜工艺超滤膜组
处理水量412mVh，共3组，并联运行，回收率為90%，膜通量(15°C)矣50L/(m2*h)，设计压力《0.2MPa，最大耐受悬浮物质量浓度100mg/L，产水浊度矣1NTU，产水SDI矣3。
3.4一级反渗透
选用陶氏抗污染系列膜片，采用一级二段膜工艺，产水满足优质再生水水质指标。处理水量丨350mVh，共6组，并联运行，回收率>75%，设计进水压力1.2MPa，最大运行压力矣1.7MPa，膜通量(丨5°C)矣15L/(m2.h)，单组产水量168.8m3/h。
4存在问题与建议
1)一级膜工艺中反渗透中间水池水力搅拌效果较差，池体存在死流、盲区。夏季水温较高情况下，微生物大量滋生，造成后续膜污堵严重，建议增加2台水下推进器加强水力扰动，减少次氯酸钠、非氧化杀菌剂的投加量、保安过滤器滤芯更换频率。
2)项目运行后期，浓盐水最大排放量为45-55mVh，HERO回收率降至78%，低于前期运行效果。建议增大HERO进水流速，保持水流呈揣流状态，降低膜表面浓差极化，提高HERO产水回收率。
3)HERO膜在运行中的浓水TDS含量较低，建议类似工程采取一级三段膜浓缩工艺，将HERO二段浓缩液继续浓缩，增加系统产水回收率，同时提高HERO浓水中TDS含量，降低后续MVR的蒸发能耗。
结语
鉴于煤化工废水具有高度复杂的难降解性，即使经过几十年的努力，特别是在“零排放”被确定为最终目标的情况下，以经济有效和环保的方式处理这类废水仍具有挑战性。各种组合工艺虽成功地应用于去除煤化工废水中的酚、多环芳烃、氨氮和氰化物等污染物，但是目前煤化工废水处理仍存在诸多问题，例如：生物处理后产生的污泥量不断增加，剩余污泥的处理费用随之增加，如何减少剩余污泥的产量、提高剩余污泥的重复利用率仍是研究的难题;如何减轻煤化工废水对生物处理的抑制作用，提高活性污泥的抗毒性和抗冲击能力，进而提高COD和氨氮的降解效率，一直是煤化工废水处理所面临的困境。目前的研究主要注重处理单元对煤化工废水的处理与优化，缺乏对整个煤化工废水的处理系统研究。未来对于煤化工废水的处理，一套完整的、具有经济效益的处理系统将受到青睐。——论文作者：张良 辛成程 辛承浩
煤化工废水零排放工程中膜集成技术的应用相关期刊推荐：《水处理技术》(月刊)创刊于1975年，由国家海洋局、杭州水处理技术研究开发中心主办。主要刊登各种水处理方法的研究和应用成果，尤其是膜技术在水处理、化工、电力、电子、煤炭、医药、食品、纺织、冶金、铁路、环保、军事等领域的应用成果，同时为水资源开发、工业用水除盐、工艺用水处理、超纯水制备、废水治理、水再生回用、海水淡化提供有效的新技术。
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