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[摘要]針對煤化工高鹽廢水處理難題，分析了高鹽廢水處理技術現狀，梳理了不同專利技術的工藝特征、處理效果和應用進展；探討了高鹽廢水洗煤、高鹽廢水和結晶鹽摻燒固化處置以及結晶鹽作為制堿原料鹽等煤化工高鹽廢水和結晶鹽綜合利用新路徑，并對煤化工高鹽廢水處理給出了建議，一方面要加快高鹽廢水分質結晶技術開發與應用，另外要加強煤化工高鹽廢水副產結晶鹽產品標準研究。

[關鍵詞]煤化工；高鹽廢水；結晶鹽；綜合利用；產品標準

現代煤化工產業正發展成為我國煤炭清潔高效利用的重要新生力量，對保障我國能源安全、優化能源結構、改善環境質量形成有力補充。然而水資源與水環境容量的雙重匱乏一直困擾著現代煤化工產業的發展[1]。高鹽廢水及結晶鹽處理利用是煤化工廢水處理的主要難點[2-3]。2015年國家環境保護部印發《現代煤化工建設項目環境準入條件》指出，“缺乏納污水體的新建現代煤化工項目需采取高鹽廢水有效處置措施，無法資源化利用的鹽泥暫按危險廢物管理，作為副產品外售應滿足適用的產品質量標準要求[4]。”2016年獲得環評批復的煤化工項目多數都承擔了高鹽廢水處置和結晶鹽綜合利用環保示范任務。目前高鹽廢水處理利用已成為煤化工產業持續健康發展的自身需求和外在要求[5]。本文梳理了煤化工高鹽廢水處理利用技術進展，剖析問題，提出對策建議，為煤化工高鹽廢水處理利用技術研究與應用提供參考。

1、高鹽廢水處理現狀

現階段煤化工廢水回用處理多采用經高效反滲透[6-7]、震動膜[8]、電滲析[9-10]、正滲透[11]等工藝，回用過程產生的高鹽廢水具有有機物、鹽濃度高，處理難度大的特點。國內大唐克旗、新疆慶華、中煤圖克、伊犁新天等煤化工項目多采用自然蒸發[12-13]、機械壓縮蒸發、多效蒸發工藝[11,14]進一步處理高鹽廢水，產生的混合結晶鹽組成復雜難以利用。2016年獲得環評批復的煤化工項目多數選擇分步結晶技術路線（見表1）。但目前煤化工高鹽廢水分步結晶技術處于中試研究階段，尚需驗證經濟性和工業實施的可操作性。受國家政策引導，煤化工高鹽廢水處理利用技術成為研究熱點。2014—2017年國內共申請了相關專利50余項，主要申請單位是深圳能源資源綜合開發有限公司、倍杰特國際環境技術股份有限公司，詳見表2。專利內容主要涵蓋高鹽廢水凈化預處理、膜濃縮、分質結晶工藝及設備，但描述概念性流程較多，說明實施及應用效果的數據較少。結合文獻報道對專利進一步分析，梳理出主要的煤化工高鹽廢水及結晶鹽處理利用工藝特征、處理效果、技術進展（見表3）。從表3看出，不同工藝區別在于前端凈化預處理、濃縮以及分鹽工藝，但目標都是圍繞結晶鹽資源化。預處理單元主要采取化學沉淀、物理截留、吸附分離以及氧化降解等方式來脫除鈣鎂結垢離子、難降解有機物；濃縮工藝主要采用反滲透、納濾、電驅動離子膜、正滲透等工藝回收水資源，提高廢水TDS濃度，減少蒸發結晶單元處理水量。分鹽工藝主要有熱法和冷法，依據高鹽廢水鹽溶液相圖，結合納濾膜、結晶器特殊結構，如淘洗裝置等輔助措施，實現NaCl、Na2SO4等可資源化結晶鹽與有機污染物等雜質分離開，得到純化結晶鹽。目前煤化工高鹽廢水結晶分鹽技術處于中試或工業示范階段，技術評價缺乏長周期運行數據支撐。

2高鹽廢水及結晶鹽綜合利用探討

分質結晶是煤化工高鹽廢水資源化利用研究熱點，但缺乏工程長周期運行驗證，而且存在處理流程長、運行成本高等問題。為此國內一些單位積極探索開發技術經濟更合理的煤化工高鹽廢水資源化利用新途徑。

2.1高鹽廢水洗煤

國內富煤地區常面臨水資源匱乏，非常規水洗煤逐漸得到選煤廠的重視[23]。傳統洗煤廠煤泥水處理需要投加無機電解質凝聚劑，如氯化鈣、硫酸鋁等，中和或降低煤泥表面的負電，提高煤泥水沉降速度，降低循環水濃度，實現清水洗煤[24]。而煤化工高鹽廢水鹽分組成與洗煤廠常用無機凝聚劑組分相近，這對開展濃鹽水洗煤有利。邰陽等[25]提出新建煤化工園區與煤礦、洗煤廠統一布局，可利用高鹽廢水作為煤礦、洗煤廠生產水源，實現高鹽廢水綜合利用。榮用巧等[26]研究指出，煤化工濃鹽水可作為洗煤廠洗煤補充水，濃鹽水中Ca2+、Mg2+等陽離子改善煤泥水沉降性能。熊亮等[27]進行濃鹽水選煤試驗，表明一定濃度的煤化工濃鹽水促進煤泥水自由沉降。目前尚無煤化工高鹽廢水洗煤中試或工程應用報道，工程實施需針對具體煤質與高鹽廢水水質開展適應性研究，評估高鹽廢水鹽分、有機污染物等對洗煤廠及周圍環境的影響[28]。

2.2高鹽廢水、結晶鹽固化處置

國內研究指出，含鹽廢液摻煤循環流化床焚燒處理技術上可行[29]。新疆準東燃煤電廠高鹽煤與高灰熔點煤摻配，實現電廠穩定運行[30]。熊亮等[31]以氣化灰渣、鍋爐粉煤灰為原料，摻入煤化工高鹽廢水，研究膏體充填開采技術固化處置濃鹽水的效果。試驗表明膏體充填開采固化處置煤化工高鹽廢水技術可行，并具有良好的經濟性和安全性。這對配套煤礦綠色開采、煤化工園區灰渣等固廢綜合利用、煤化工高鹽廢水安全處置，以及減輕煤化工項目環保壓力，提供了新的技術路線。結合含鹽廢液循環流化床焚燒處置技術和高鹽煤配煤發電工程經驗，喬英存等[32]提出煤化工高鹽廢水及結晶鹽循環流化床鍋爐摻燒固化處置新思路，并針對煤制氣廢水結晶鹽和原料煤煤灰硅、鋁含量高的特點進行了燒結實驗。研究表明，煤灰樣對鈉鹽有明顯的固化作用，這為煤化工項目實現廢水零排放和結晶鹽危廢安全處置提供了新的解決途徑。從工程應用考慮，高鹽廢水及結晶鹽摻燒固化技術仍需開展系統研究與工業試驗，同時結合具體煤化工項目廢水結晶鹽性質，配套電廠原料煤煤質及動力鍋爐型號進行模擬計算，為產業化實施提供保障。

2.3結晶鹽作為制堿原料鹽

國內環保技術商和煤化工企業進行了高鹽廢水分質結晶中試及工業示范，產出NaCl和Na2SO4結晶鹽純度分別達到98%以上[33]，這為煤化工廢水結晶鹽作為氯堿行業、純堿行業粗原料提供了有利條件。現階段國內氯堿廠主要采用離子膜法生產燒堿，對進廠原鹽品質要求高，特別是Ca2+、Mg2+、SO42-、總有機碳（TOC）、氨氮等雜質含量控制嚴格[34-35]。為此煤化工高鹽廢水分質結晶鹽產品指標控制需參照制堿行業原料要求，這也是煤化工結晶鹽能否用于下游制堿行業的關鍵所在。這就需要強化高鹽廢水凈化預處理，以及上游廢水生化處理的效果。未來煤化工高鹽廢水結晶鹽產品用作制堿原料鹽，仍需開展大量試驗研究。

3、對策與建議

煤化工高含鹽廢水處理利用，以下游用戶需求為導向，工藝開發與優化滿足潛在用戶技術指標要求為原則，是實現煤化工高含鹽廢水資源化的關鍵。

3.1加快高鹽廢水分質結晶技術開發與應用

分質結晶是高鹽廢水資源化利用的重要路徑，但目前缺乏工程驗證。結合國內煤化工高鹽廢水運行情況和技術瓶頸，未來實現高鹽廢水分質結晶仍需開展以下技術攻關：分子層面研究高鹽廢水污染物及污染源分析；高鹽廢水凈化預處理技術研究，主要是TOC強化脫除技術、鈣鎂離子高效除硬新技術；多元高鹽廢水體系相平衡研究，重點是熱力學平衡相圖、結晶動力學、結晶干擾因素及控制措施；鹽、硝分質結晶技術研究；結晶母液無害化處理技術研究。

3.2加強煤化工高鹽廢水副產結晶鹽產品標準研究

產品標準缺失是煤化工廢水結晶鹽產品實現市場流通的重要瓶頸。現有GB/T5462—2015《工業鹽》標準，僅限定NaCl、水分、水不溶物、鈣鎂離子總量、SO42-含量等指標，未涉及氨氮、有機物、重金屬等煤化工高鹽廢水存在的污染物，并不適用于煤化工廢水制鹽。現階段煤化工廢水副產結晶鹽外售制堿廠作原料可能會影響制堿廠穩定運行或存在潛在環境風險。建議采用先進分析檢測技術解析高鹽廢水特征污染物，結合下游鹽化工用戶工藝要求，開展工藝開發優化以及煤化工廢水副產結晶鹽產品標準研究。

4結語

高含鹽廢水處理是現階段煤化工產業發展面臨的重大環保問題。綜合利用是解決高含鹽廢水出路的重要路徑。高含鹽廢水綜合利用需要從技術選擇、設計優化、工藝應用、現場運行管理等方面系統考慮。國內正開展中試或工業示范的電滲析、正滲透、納濾等膜法分離濃縮工藝以及熱法、冷法分質結晶技術仍需加強論證，同時盡快建立高含鹽廢水副產結晶鹽產品標準。借助新建煤化工項目鼓勵企業承擔環保示范任務，積極開展高含鹽廢水綜合利用新技術研究與推廣應用。

參考文獻

［1］黃開東，李強，汪炎．煤化工污水“零排放”技術及工程應用現狀分析［J］．工業用水與污水，2012，43(5)：1-6．

［2］曲風臣．煤化工廢水“零排放”技術要點及存在問題［J］．化學工業，2013，31(2-3)：18-24．

［3］曲風臣，吳曉峰．我國煤化工廢水“零排放”新思路探索［J］．化學工業，2014，32(11)：1-6．

作者:紀欽洪 熊亮 于廣欣 孫玉平 劉強 肖鋼 單位:中海油研究總院