化 ２０１６年第３５卷第１２期 工 进 展 ・４０９９・ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＰＲ０ＧＲＥＳＳ 煤化工废水近零排放与资源化关键技术研究与应用示范 姜忠义 ，李玉平２，陈志强 ，郝红勋 ，刘建忠４，韩洪军 （。天津大学化工学院；天津化学化工协同创新中心，天津３０００７２； 中国科学院过程工程研究所，北京１００１９０ 哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨１５００９０； 浙江大学能源工程学院，浙江杭州３０００７２） 摘要：介绍了国家重点研发计划项目“煤化工废水近零排放与资源化关键技术研究与应用示范”的研究背景、总体研 究思路、主要研究内容、技术路线与创新点、预期成果等。建立起具“四高”（污染物去除率高、水回用率高、资源利 用率高、工艺稳定性高）和“两低”（处理成本低、投资成本低）特点的煤转化废水处理、回用和资源化共性关键技术， 构建出煤转化废水处理、回用和资源化全链条技术创新体系，形成煤转化废水长程处理与短程处理优化组合的新技术 框架。 Ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅａｒ－ｚｅｒｏ－－ｌｉｑｕｉｄ－－ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｃｏａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ＪＩＡＮＧＺｈｏｎｇｙｉ ，ＬＩＹｕｐｉｎｇ２，ａｎｚｈｏｎｇ４ＨＡＮＨｏｎｇ／ＣＨＥＮＺｈｉｑｉａｎｇ３ＨＡＯＨｏｎｇｘｕｎ ，ＬＩＵＪｉｕｎ。 ，，（ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，Ｔｉｎｊｉａｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ； Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＰｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０， Ｃｈｉｎａ； Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｕｎｉｃｉｐａｌ ｎｄ ａＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００９０，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ， Ｃｈｉｎａ； Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＥｎｅｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉｎｇ ａＵｎｉｖｅｒｓｉｙ，Ｈａｎｇｚｔｈｏｕ ３１００５８，Ｚｈ￣ｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｇｅｎｅｒａｌ ｉｄｅａ，ｍａｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｏａｄｍａｐ ａｎｄ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｏｕｔｃｏｍｅｓ ｏｆ ａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｒｏｊｅｃｔ“Ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅａｒ－ｚｅｒｏ－－ｌｉｑｕｉｄ－－ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｃｏａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ”ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｈｏｐｅｆｕｌｌｙ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｉｓ ｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｗｉｔｈ “４－ｈｉｇｈ”（ｈｉｇｈ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｒｅｍｏｖａｌ，ｈｉｇｈ ｗａｔｅｒ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ，ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｈｉ曲ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）ａｎｄ“２－ｌｏｗ”（１ｏｗ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃｏｓｔ，ｌｏｗ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｃｏｓｔ）ｆｅａｔｕｒｅｓ ｗｉｌｌ ｂｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｈａｉｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｃｏａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗｉｌｌ ｂｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｎｇ—ｐｒｏｃｅｓｓ—ｌｏｗ ｆａｎｄ ｓｈｏｒｔ．ｐｒｏｃｅｓｓ—ｆｌｏｗ ｒｔｅａｔｍｅｎｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ｆｏｒｍｅｄ． 煤化工作为我国能源战略的重点之一，近年来 得到迅速发展。煤化工生产在消耗大量新鲜水的同 时，也产生了每年近１Ｏ亿吨废水。煤化工废水主 ｌ 煤化工废水处理技术现状与存在 问题分析 白２０世纪７０年代起，国内外多家研究机构相 继开展了煤化工废水处理的研发工作，技术发展经 历了达标排放、中水回用到近零排放３个阶段，初 要来源于煤气化、煤液化和煤焦化等过程，常含高 浓度酚、氨、氰化物、杂环和多环类、无机盐等污 染物，其组成及产生强度受煤种及转化工艺影响 大，成分复杂、毒性强、可生化性差，处理难度很 大ｕ Ｊ。开展煤化工废水近零排放与资源化关键技术 研究与应用示范，对于现代煤化工产业的可持续发 展具有非常重要的意义 】。 步构建出从酚氨回收、生化处理、双膜浓缩到蒸发 基金项目：国家重点研发计划项目（２０１６ＹＦＢ０６００５００）及其５个课题 （２０１６ＹＦＢ０６００５０ｌ、 ２０ｌ６ＹＦＢ０６００５０２、 ２０１６ＹＦＢ０６００５０３、 ２０１６ＹＦＢ０６００５０４、２０ｌ６ＹＦＢ０６００５０５）。 化 工 结晶的技术路线，目前主要问题是酚氨单元强毒性 有机物脱除率低、生化单元抗冲击能力弱、膜单元 膜污染严重、结晶单元能耗高和盐品质低，从而导 致整个处理工艺不稳定、成本高，难以实现近零排 放与资源化利用目标。分析起来，主要原因是煤化 工废水成分与污染物特性以及废水成分对膜污染 和盐结晶行为影响不够清楚，注重单元技术强化， 缺乏全过程技术集成优化 。 。 煤化工废水，尤其是高浓度有机废水的另一种 利用途径是制备水煤浆进行焚烧、气化利用。目前， 针对煤转化废水制水煤浆的报道不多，研发此类废 水制水煤浆技术及适配高效添加剂，推进此利用新 途径的广泛应用有望成为重要发展方向Ｌ１ 。 ２项目研究任务和发展目标 ２０１６年７月，由天津大学作为项目牵头单位， 中科院过程工程研究所、哈尔滨工业大学、浙江大 学、天津大学作为课题牵头单位，联合在煤化工废 水处理领域具有长期研发基础和良好研发条件的 国内１８家高校、研究单位、企业共同申报的国家 重点研发计划项目“煤转化废水近零排放及资源化 关键技术研究与应用示范”，获得国家科技部批准。 ２０１６年９月４日，在天津大学召开了项目启动会。 本项目共设置５个课题。课题１：酚氨资源化 及毒性削减关键技术与应用示范，牵头单位中科院 过程工程研究所；课题２：难生物降解污染物深度 脱除关键技术与应用示范，牵头单位哈尔滨工业大 学；课题３：抗污染、高通量膜材料制备与膜过程 强化关键技术，牵头单位天津大学；课题４：盐废 水分质结晶及资源化关键技术与应用示范，牵头单 位天津大学；课题５：煤转化废水全过程控污与利 用新途径关键技术研究，牵头单位浙江大学。 本项目的总体研究思路为：化工和环保理念相 融合，基于“三传一反”、分子管理和污染物全生 命周期分析，开展煤转化废水短流程处理和长流程 处理研究。物理．化学．生物方法集成，上中下游联 动，从单元技术、技术集成到应用示范形成多层级 贯通式研究，建立煤转化废水近零排放及资源化全 过程解决方案和全链条创新体系。 本项目的主要研究内容包括：研究煤化工过程 废水处理与利用的新途径；研发高浓度有机废水制 水煤浆技术；研究低损高效酚萃取剂，开发酚氨的 协同脱除过程强化方法及脱除工艺；开发生物与化 学协同、催化氧化深度处理难降解有机物技术；研 进 展 ２０１６年第３５卷 发高性能、长寿命适于含盐废水浓缩的膜材料、工 艺及装备：研发适于高含盐废水的ＣＯＤ降解及重 金属脱除、分质结晶分盐技术与工艺。 本项目的主要技术路线为：以萃取一精馏单元回 收酚氨和源头毒性削减为上游，以生化．催化氧化单 元深度脱除难降解有机物为中游，以膜浓缩一分质结 晶单元实现水回用、盐资源化和近零排放为下游， 开展煤化工废水高效处理、回用与资源化的共性关 键技术、集成技术、应用示范３个层级的研究。 本项目的预期成果为：围绕酚氨回收、生物和 化学协同难降解有机物深度处理、膜浓缩、分质结 晶分盐、水煤浆制备、处理与利用新途径等建立起 具“四高”（污染物去除率高、水回用率高、资源 利用率高、工艺稳定性高）和“两低”（处理成本 低、投资成本低）特点的煤转化废水处理、回用和 资源化共性关键技术，构建出煤转化废水处理、回 用和资源化全链条技术创新体系，形成煤转化废水 长程处理与短程处理优化组合的新技术框架。 本项目“产学研用”协同创新，解决煤转化废 水处理的重要瓶颈问题，期望为我国煤化工行业的 可持续发展提供共性关键技术支撑。 参考文献 张润楠，范晓晨，贺明睿，等．煤气化废水深度处理与回用研究 进展Ⅲ．化工学报，２０１５，６６（９）：３３４１，３３４９． 吴翠荣．煤气化废水深度处理技术研究 ．工业水处理，２０１２， ３２（５）：７３．７５． 曲风臣，吴晓峰，王敬贤．煤化工废水“近零排放”技术与应用 ． 环境影响评价，２０１４（６）：８－１２ 黄开东，李强，汪炎．煤化工废水“零排放”技术及工程应用现状 分析『Ｊ］．工业用水与废水，２０１２，４３（５）：１－６． 曲风臣煤化工废水“零排放”技术要点及存在问题ｌＪＪ．化学工业， ２Ｏ１３，３１（２／３）：ｌ８—２４． 童莉，郭森，周学双．煤化工废水零排放的制约性问题『Ｊ１．化工 环保，２０１０，３０（５）：３７１—３７５． 曲风臣，吴晓峰．我国煤化工废水“零排放”新思路探索【Ｊ１．化学工 业，２０１４，３２（１１）：１ ６． 钱宇，杨思宇，马东辉，等．煤气化高浓酚氨废水处理技术研究 进展ｌ Ｊ１．化工进展，２０１６，３５（６）：１８８４．１８９３ 钱宇，周志远，陈赞，等．煤气化废水酚氨分离回收系统的流程 改造和工业实施Ⅲ．化工学报，２０１０，６１（７）：１８２１．１８２８． 林琳，李玉平，曹宏斌，等．焦化废水厌氧氨氧化生物脱氮的研 究Ⅲ．中国环境科学，２０１０，３０（９）：１２０１．１２０６． 韩洪军，李慧强，杜茂安，等．厌氧／好氧／生物脱氨工艺处理煤化 工废水 ．中国给水排水，２０１０，２６（６）：７５—７７． 韩洪军，徐鹏，贾胜勇，等．厌氧／生物增浓／改良ＡＯ／ＢＡＦ工艺处 理煤化工废水ｃ Ｊ】．中国给水排水，２０１３，２９（１６）：６５．６７． 彭冬冬，贺明睿，杨吴，等．仿生与生物启发膜的研究进展ｌ Ｊ１．中 国工程科学，２０１４（１２）：１０２．】１２． 姜忠义，陈文娟，苏延磊．抗污染膜表面构建的研究进展 ．膜科 学与技术，２０１１，３１（３）：６４．６８，８５． 金云巧．煤化工浓盐水及结晶盐处理技术探讨『Ｊ】．煤化工，２０１６， ４４（４）：１８．２１． 赵卫东，刘建忠，周俊虎，等．低阶煤高温高压水热处理改性及 其成浆特性『Ｊ＿．化工学报，２００９，６０（６）：１５６０．１５６７．
