煤化工行業(yè)廢水處理技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

劉安國（貴州黔桂天能焦化有限責任公司，貴州 六盤水 553531）

煤化工行業(yè)廢水處理技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

劉安國（貴州黔桂天能焦化有限責任公司，貴州 六盤水 553531）

煤化工廢水是一種含有氨氮和各種有毒有害物質(zhì)的難生化降解有機廢水，本文地介紹了近年煤化工行業(yè)廢水處理技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，講述了煤化工廢水活性污泥法的機理、特點、應(yīng)用現(xiàn)狀。

煤化工廢水;物化處理;生物處理

煤化工廢水的來源主要來自兩個方面：其一是來自裝入煉焦爐的精煤處理，主要是煤的洗選、輸送、破碎和加工等物理處理過程中產(chǎn)生的加工、洗滌水。這類廢水主要含有煤泥、焦炭顆粒物，一般經(jīng)添加PAM后澄清處理后可重復(fù)使用；其二是產(chǎn)生于煤在隔絕空氣干餾生產(chǎn)過程中、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的廢水。

不同煤化工廠的煤化工廢水因煤原料和副產(chǎn)品回收工藝的不同，其所含有毒有害物的種類和含量會存在一定區(qū)別。通常除了氨、氰、硫氰根等無機污染物外，還含有酚、油類、萘、吡啶、喹啉、蒽等雜環(huán)及多環(huán)芳香族化合物。

煤化工廢水有機物種類繁多，以酚類化合物為主，酚類化合物對一切生物都有毒害作用，可以使細胞失去活力，使蛋白質(zhì)凝固，引起組織損傷等，對生物細胞直接產(chǎn)生毒害作用，使生物細胞失去活力。但是，經(jīng)馴化的活性污泥能高效地降解酚類化合物，降解率可達99%以上。煤化工廢水中含較多的毒性難降解有機物，在生化過程中抑制微生物的呼吸作用，復(fù)雜的有機成分在生物處理過程中，一些難降解有機物及中間物最后仍然無法降解，殘存在生物處理后的水中。

煤焦化及粗苯精制、LNG系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水含較高的氨氮濃度，通常經(jīng)蒸氨處理后仍達到150-250mg∕L左右。當氨氮濃度超過100mg∕L時，硝化菌呈現(xiàn)自抑制特性，并隨著氨氮濃度的升高，抑制性增大，硝化菌的增長速率減小。此外，煤化工廢水中含有的部分有機物對硝化細菌也具抑制作用。

煤焦化及后續(xù)的精細化工過程中產(chǎn)生的廢水濃度高，難降解，尤其是酚類、多環(huán)芳烴、苯系物、重金屬等污染物的存在，使其外排對環(huán)境造成了巨大的潛在風險。酚類大多為有機污染物，是一種可生化性差、處理難度極大的工業(yè)廢水。

煤化工廢水的處理工藝可分為物化法和生物降解法。國內(nèi)外煤化工廢水處理工藝一般遵循兩種工藝路線，其一為以活性污泥法為主體的“預(yù)處理－生物處理－后處理”物化、生物組合工藝；其二為單獨采用物化工藝，該工藝目前未實現(xiàn)工業(yè)化，還在試驗階段。目前物化處理技術(shù)的研究有：

（1）微電解法（內(nèi)電解法）。

（2）混凝沉淀。

（3）濕式空氣氧化技術(shù)（CWO）。

（4）物化組合工藝。

國內(nèi)煤化工廠的廢水處理系統(tǒng)主要采用一級處理和二級處理，采用三級處理的還很少。經(jīng)一級處理的含氰污水是基于某些專門培養(yǎng)的好氧微生物，在氧存在的條件下能將酚氧化分解為二氧化碳和水，能將氰分解氧化成二氧化碳、銨鹽和水。其過程是由物理化學作用和生物化學作用完成的。物理化學作用就是利用活性污泥對污水中的酚、氰等有機物質(zhì)有很強的吸附能力，使污水得到凈化，此過程是在曝氣池的吸附段完成的。

生物化學作用的過程是：在有氧的條件下，好氧菌借其所分泌的酶（具有生物催化作用的活性蛋白質(zhì)）將酚水中的膠體有機物分解為溶解性有機物，連同污水中原有溶解性有機物一起滲透過好氧菌的細胞膜內(nèi)部，然后細菌經(jīng)過其生活活動，將有機物氧化、分解并部分合成新細胞，最后在細菌體內(nèi)酶的作用下，使有機物分解成二氧化碳和水。生物化學過程主要是在曝氣池再生段充分供氧條件下進行的。此過程式中細菌利用分解有機物得到的能量和營養(yǎng)產(chǎn)物合成新的原生物，于是細菌逐漸長大、分裂，從而生成更多的細菌。由于菌體增多，活性污泥量也增長，如果有機物含氮、磷或硫，則將分別被氧化成硝酸鹽、磷酸鹽及硫酸鹽。生物脫氮是利用前置反硝化法，反硝化細菌利用原水中的酚等有機物作為電子供體而將回流混合液中的NO2-和NO3-還原成氣態(tài)氮化物（N2或N2O）。

生物脫氮處理含酚氰廢水是通過微生物的生物化學作用將廢水的氨氮經(jīng)硝化和反硝化反應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)化為氮氣，即廢水在好氧池中進行硝化反應(yīng)，使NH3-N氧化為NO2-，進一步氧化成NO3-，然后在缺氧池中進行反硝化反應(yīng)，使硝態(tài)氮還原成N2脫出。

硝化反應(yīng)：

反硝化反應(yīng)(以甲醇為碳源)：

目前，國內(nèi)大部分煤化企業(yè)采用成本低、技術(shù)相對成熟的活性污泥法為煤化工廢水處理工藝的主流工藝，國內(nèi)煤化工廢水的處理現(xiàn)狀存在的問題有：

（1）COD問題

由于各企業(yè)的管理運行上的差異，污水水質(zhì)不同，現(xiàn)有工藝氣水比和曝氣時間不夠，缺氧池停留時間不足，好氧池負荷過大，且焦化廢水的COD中一部分屬于難處理的苯環(huán)類物質(zhì)，現(xiàn)有系統(tǒng)沒有處理這部分難生化降解的COD的工藝段，所以導(dǎo)致出水COD超標。

（2）懸浮物超標，工藝生化段污泥活性不好，混凝沉淀池加藥混凝效果不好這些是導(dǎo)致出水懸浮物超標的主要原因。

（3）磷超標，聚磷菌在厭氧條件下會釋放出P，在好氧條件下則會攝取水中的P，系統(tǒng)中普遍設(shè)計好氧池偏小，好氧池停留時間不夠，微生物沒有足夠時間對廢水中P進行吸收。

（4）總氮的問題，國家新標準中增加了對總氮指標的要求，但是A∕O工藝可以控制氨氮的達標但是對于總氮卻無法保證。

（5）污水系統(tǒng)沒有考慮國家新標準中對多環(huán)芳烴、苯并芘等苯系物的要求。

（6）由于污水處理設(shè)計和主體工程往往是不同的設(shè)計方，在投入運行后兼容性差，投入運行后遠離設(shè)計標準的情況較多。

（7）管理不善及進水水質(zhì)波動大，導(dǎo)致系統(tǒng)需要補加新鮮水調(diào)節(jié)進水水質(zhì)，造成出水量大，生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡被破壞。

隨著國家對環(huán)保的要求日益嚴格，不補充新鮮水、污水系統(tǒng)耐受性強、單位廢水處理成本低的污水處理技術(shù)是目前煤化工水處理工藝的研究難點。