煤化工企業(yè)廢水處理研究

陶磊(實(shí)聯(lián)化工（江蘇）有限公司，江蘇 淮安 223112）

煤化工產(chǎn)業(yè)離不開水，為高污染行業(yè)，如生產(chǎn)每t油需消耗10-12 t水，每t甲醇約消耗15 t水。煤化工廢水組分復(fù)雜，因工藝不同水質(zhì)也有較大差別，普遍含有大量的酚類、氰化物、苯等有毒有害物質(zhì)，而且有很高的CODcr、色度、氨氮，且生化性不佳。物化聯(lián)合生物兩級(jí)處理難以達(dá)標(biāo)排放，該類廢水的處理一直是國(guó)內(nèi)外廢水處理領(lǐng)域的一大難題。

1 煤化工廢水來(lái)源簡(jiǎn)介

1.1 煉焦廢水

煤制焦是指煤炭在隔絕空氣1000℃條件下，經(jīng)過系列物理化學(xué)變化后制成焦炭的過程，焦化得到的焦油包含苯、萘、蒽等幾百種有機(jī)化工原料。煉焦廢水來(lái)源包括煤氣初冷、生產(chǎn)用水和蒸汽冷凝，煤干餾及煤氣冷卻產(chǎn)生的剩余氨水是焦化廢水的主要來(lái)源，其水量占焦化廢水總量的50%以上，且水質(zhì)受原煤和煉焦工藝影響很大。2005年煉焦廢水的CODcr和氨氮排放總量分別占全國(guó)排放量的2.5%和4.6%，外排石油類污染物占全國(guó)排放總量的8%以上，同時(shí)排放的廢水和廢氣中還含有大量的顆粒物、酚類、苯并芘、硫氰化物、氰化物等污染物。

1.2 煤氣化廢水

煤氣化廢水主要產(chǎn)生于煤氣的洗滌、冷凝及分餾過程中，以煤氣洗滌廢水為主。煤氣化廢水含有氨氮、揮發(fā)酚、氰化物、SS以及其他多種環(huán)狀有機(jī)物，是典型的高濃度難降解有機(jī)廢水。

1.3 煤制油廢水

煤制油工藝是以煤為原料加工生產(chǎn)汽柴油和航空煤油等油品的利用技術(shù)。煤制油廢水具有色度大、乳化程度高、廢水成分復(fù)雜、難以生物降解的特點(diǎn)。煤制油廢水中含有大量的氨氮、氰化物等無(wú)機(jī)物，還有包括大量苯系物和含氮、硫的雜環(huán)類有毒有機(jī)化合物。

2 煤化工廢水處理技術(shù)研究

2.1 分離技術(shù)處理

煤化工廢水有機(jī)廢水分離處理，是在不使用過多能量的基礎(chǔ)上將水中的某些污染物從水中分離，而不破壞污染物分子結(jié)構(gòu)的過程。某些分離手段能夠獲得經(jīng)濟(jì)效益，從而變廢為寶，降低水處理成本，有些分離能夠去除廢水中的有毒有害物質(zhì)，從而降低生化處理中污染物對(duì)微生物的抑制或毒害，起到強(qiáng)化生物處理的效果。

2.1.1 萃取法

水處理中常用的萃取方式有液—液萃取和超臨界萃取兩種。萃取處理煤化工廢水主要是提取生產(chǎn)冷凝液中的高濃度酚（1000-50000mg/L），常采用烴類如柴油、煤焦油作為萃取劑，后經(jīng)蒸餾回收酚油，以大大降低水中酚濃度。

2.1.2 吸附法

吸附法被普遍應(yīng)用在煤化工廢水的預(yù)處理和深度處理中，吸附法能有效去除難生物降解的溶解性有機(jī)物、無(wú)機(jī)離子，同時(shí)能降低CODcr，起到除色除味和降低后續(xù)生化處理負(fù)荷，提高出水水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用的作用。常用的吸附劑有活性炭、硅藻土、粉煤灰、沸石、爐渣以及合成樹脂等，目前應(yīng)用最多的是活性炭。

2.1.3 膜分離法

膜分離法是利用膜的孔徑不同和選擇透過性，將不同特征的有機(jī)物從廢水主體中分離出來(lái)，達(dá)到降低其在廢水中濃度的目的，通常經(jīng)過膜處理后的水可以回用，大大提高循環(huán)利用率。膜分離法被廣泛應(yīng)用于水處理中，如煤化工廢水、制藥廢水、石油工業(yè)廢水等。

2.1.4 混凝沉淀法

混凝劑被廣泛應(yīng)用在煤化工廢水預(yù)處理中。目前常用的混凝劑有聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵、聚丙烯胺。黃金等采用鐵碳芬頓—混凝沉淀法預(yù)處理焦化廢水，最優(yōu)條件下，CODcr、揮發(fā)酚去除率分別達(dá)到36.8%和49.5%，B/C從0.2提高到0.48，為后續(xù)生化處理提供了保證。

2.2 生物法處理煤化工廢水

生物法具有許多優(yōu)點(diǎn)，普遍應(yīng)用于煤化工廢水的二級(jí)處理中，通過生物處理，可以大大降低水中有機(jī)物的濃度，去除大部分CODcr、BOD及氨氮，是煤化工廢水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的核心工藝，也是深度處理前的必要過程。

2.2.1 活性污泥法

普通活性污泥法處理煤化工廢水氨氮去除效果差，水中氰化物及高氨氮濃度易毒害微生物，破壞微生物正常生長(zhǎng)環(huán)境，而且對(duì)難降解的有機(jī)物處理效果差，因此難以滿足當(dāng)前水處理的要求。為了彌補(bǔ)缺點(diǎn)，產(chǎn)生了許多工藝強(qiáng)化和改進(jìn)措施，如通過氧化預(yù)處理提高B/C，降低水的毒性；通過生物馴化措施，提高微生物的耐受能力；改進(jìn)曝氣方式以提高溶解氧濃度。雖然能使處理效果得到改善，但氨氮的去除效果很差，還需要進(jìn)一步聯(lián)合脫氮工藝，才能達(dá)標(biāo)排放。

2.2.2 生物脫氮工藝

由于煤化工廢水含氮高，采用生物脫氮工藝成為煤化工廢水二級(jí)處理的必然選擇，核心就是調(diào)節(jié)不同階段池中的溶解氧含量，合理控制控制硝化和反硝化過程，同時(shí)去除有機(jī)物。目前普遍采用的是厭氧好氧組合脫氮工藝，此外還有短程硝化-反硝化和同步硝化-反硝化技術(shù)等。

2.3 氧化/還原法處理煤化工廢水

氧化/還原法特別是氧化法在水處理中得到廣泛的應(yīng)用，通過使用氧化/還原劑促進(jìn)水中污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，從而降低污染物毒性或?qū)ι锏囊种菩裕岣呖缮裕驈母旧辖鉀Q色度等問題。通常需要催化劑來(lái)提高效率，如pH調(diào)節(jié)，生物酶、金屬催化劑等。化學(xué)氧化是普遍采用的水處理方法，一般用于處理難降解、對(duì)微生物有毒性和抑制性的廢水，從而提高可生化性，通過與生物法結(jié)合可以達(dá)到很好的效果。對(duì)于飲用水及生化出水中微量有害物質(zhì)，也經(jīng)常會(huì)采用化學(xué)氧化法處理。氧化法在發(fā)展過程中衍生出了高級(jí)氧化法，在此過程中產(chǎn)生了羥基自由基，氧化更徹底，反應(yīng)速率更快。