新形勢下煤化工污水處理技術(shù)研究

谷力彬

摘要：我國屬于多煤少油國家，在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，各行業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谀茉吹男枨罅砍掷m(xù)提升，煤化工行業(yè)的發(fā)展面臨著非常可觀的形勢。由于煤化工的一大特點(diǎn)是耗水量大，所以維持煤化工的生產(chǎn)過程必然會(huì)產(chǎn)生大量的污水。而我國的煤炭資源和水資源卻呈逆向分布，在煤炭資源豐富的地區(qū)，水資源往往十分匱乏。因此，工藝合理，經(jīng)濟(jì)可行，使經(jīng)過處理的污水能夠循環(huán)利用的廢水處理方案會(huì)給高耗水的煤化工企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。

關(guān)鍵詞：煤化工；廢水；處理技術(shù)；解決方案

引言

新型煤化工產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十年的快速發(fā)展，技術(shù)逐步走向成熟，但在一定程度上仍然存在高煤耗、高水耗、高碳排放、高廢水排放的“四高”問題，綜合我國煤炭資源的分布情況和新型煤化工的建設(shè)地點(diǎn)，“四高”中最為突出的問題就是高水耗和高廢水排放。目前，社會(huì)對煤化工產(chǎn)業(yè)的爭議較大，但因其作為國家能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，并不能隨意取締，而應(yīng)結(jié)合煤化工的特點(diǎn)，尋求解決方案，以突破新型煤化工發(fā)展的瓶頸———水的制約。因此，從煤化工整個(gè)工藝系統(tǒng)出發(fā)，去尋求煤化工水資源綜合利用新途徑，對于新型煤化工未來穩(wěn)定發(fā)展意義重大。

1 新型煤化工廢水的特征分析

1.1煤化工污水的主要特征

煤化工污水主要分為煤焦污水、煤制油污水、煤制氣污水等，相較而言，煤化工廢水有如下特點(diǎn)。

（1）有機(jī)物濃度高。COD一般在2000 mg/L以上，有的甚至高達(dá)幾萬乃至幾十萬mg/L，相對而言，BOD較低，很多廢水BOD與COD的比值小于0.3。

（2）成分復(fù)雜。含有毒性物質(zhì)廢水中有機(jī)物以芳香族化合物和雜環(huán)化合物居多，還多含有硫化物、氮化物、重金屬和有毒有機(jī)物。

（3）色度高，有異味。有些廢水散發(fā)出刺鼻惡臭，給周圍環(huán)境造成不良影響。

（4）具有強(qiáng)酸強(qiáng)堿性。

1.2 廢水的主要危害

高濃度煤化工有機(jī)污水主要有以下3 種危害：

（1）需氧性危害。由于生物降解作用，高濃度有機(jī)污水會(huì)使受納水體缺氧甚至厭氧，多數(shù)水生物將死亡，從而產(chǎn)生惡臭，惡化水質(zhì)和環(huán)境。

（2）感觀性污染。高濃度有機(jī)污水不但使水體失去使用價(jià)值，更嚴(yán)重影響到水體附近人民的正常生活。

（3）致毒性危害。高濃度有機(jī)污水中含有大量有毒有機(jī)物，會(huì)在水體、土壤等自然環(huán)境中不斷累積、儲(chǔ)存，最后進(jìn)入人體，從而危害人體健康。

2 新型煤化工廢水處理工藝

當(dāng)前，國家不再允許煤化工粗放發(fā)展，而是在如何謀劃可持續(xù)發(fā)展方面提出了新的要求，其中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是環(huán)境污染的處理。因此，對煤化工廢水達(dá)標(biāo)、甚至是提標(biāo)處理的要求就擺在行業(yè)發(fā)展的面前，好的工藝技術(shù)是關(guān)注重點(diǎn)。一般來講，煤化工廢水的檢測指標(biāo)主要包括pH值、COD、BOD、總氨、總酚、揮發(fā)酚、氰化物、硫化物、油類、含鹽量等，其工藝路線一般為“預(yù)處理→厭氧生化處理→好氧生化處理→→深度處理→回用處理→回用產(chǎn)生的濃鹽水處理”。

3.1 預(yù)處理除油

生物處理工序?qū)M(jìn)水含油質(zhì)量濃度的要求是一般≤50mg/L，最好控制在10mg/L以下。由于煤化工廢水中的油類物質(zhì)主要來源于氣化。煤炭液化工藝排水系統(tǒng)，且一般以輕質(zhì)油為主，故此類廢水通常采用隔油法處理。隔油法工藝主要有氣浮隔油、混凝隔油和吸附隔油等。通過除油，將廢水中油含量降低至10mg/L以下，以便進(jìn)行后續(xù)的生物處理。

3.2厭氧生化處理法

厭氧生化處理法主要指廢水中的有機(jī)污染物在厭氧條件下經(jīng)微生物降解，轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳等，所產(chǎn)氣體（沼氣）含甲烷大于60%。厭氧生化處理可以有效對難降解有機(jī)物進(jìn)行初步降解，提高廢水可生化性。主要有厭氧濾池（AF）、升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）、厭氧流化床（AFB）和厭氧接觸膜膨脹床反應(yīng)器（AAFEB）等。

使用UASB處理高濃度污廢水，UASB的容積負(fù)荷可高達(dá)10 kg/ m3·d～50 kg/ m3·d （好氧最高為5 kg/m3·d～10 kg/ m3·d），HRT可縮短為10 h～12 h ，這與污泥床中保留有大量厭氧顆粒污泥是分不開的。厭氧顆粒污泥大多呈顆粒狀，直徑0.15 mm～5 mm ，具有良好的沉降性和生物活性。同時(shí)，人們在使用厭氧工藝過程中開發(fā)了水解（酸化）工藝。

水解酸化的目的是把廢水中的不溶物轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇芪铮瑢⑽⑸镫y降解物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樯镆捉到馕镔|(zhì)。研究證實(shí)，厭氧消化過程中的水解酸化段，不但能降低CODCr ，而且還可以提高廢水的可生化性，利用這一特點(diǎn)，人們設(shè)計(jì)并開發(fā)了多種類型的水解酸化反應(yīng)器，在生活廢水、印染廢水、食品廢水、化工廢水等治理工作中發(fā)揮了重要作用，獲得了滿意的效果。

3.3好氧活性污泥法

在污水處理中，活性污泥法是應(yīng)用最廣的技術(shù)之一，它是自然界水體自凈的人工模擬，是對水自凈作用的強(qiáng)化，利用懸浮生長的微生物絮凝體處理有機(jī)污水。隨著在實(shí)際生產(chǎn)上的廣泛應(yīng)用和技術(shù)上的不斷革新改進(jìn)，特別是近幾十年來，在對其生物反應(yīng)和凈化機(jī)理進(jìn)行深入研究探討的基礎(chǔ)上，活性污泥法在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及在工藝方面都得到長足發(fā)展，出現(xiàn)了多種能夠適應(yīng)各種條件的工藝流程。當(dāng)前，活性污泥法已成為各類有機(jī)污水的主體處理技術(shù)。

根據(jù)各種不同運(yùn)行方式的工藝特征與應(yīng)用條件可將好氧活性污泥法分為：普通活性污泥法（CAS）、減量曝氣活性污泥法、分段進(jìn)水活性污泥法（SFAS）、吸附—再生活性污泥法（CSAS）、完全混合活性污泥法（CMAS）、高負(fù)荷活性污泥法 、純氧曝氣活性污泥法（HPOAS）。以上這些污水處理方法都是對傳統(tǒng)活性污泥法在使有機(jī)負(fù)荷及需氧量提到均衡，提高曝氣池對水質(zhì)、水量、沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力，減少污泥產(chǎn)生，縮短曝氣時(shí)間，提高氧向混合液中的傳遞能力及利用率，減少污泥膨脹現(xiàn)象發(fā)生等方面進(jìn)行的改進(jìn)，改進(jìn)的同時(shí)又不可避免地出現(xiàn)處理效果差等缺點(diǎn)，尤其是對于高濃度有機(jī)污水，更具有難處理性。endprint

3.4 A/O處理法

由于煤化工廢水的成分非常復(fù)雜，往往通過單純的厭氧處理法或者好氧處理法無法滿足廢水處理的需要，因此，需要結(jié)合上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行組合，從而實(shí)現(xiàn)較好處理煤化工污水的目的。厭氧處理法通常適合于高濃度有機(jī)廢水的處理，而好氧處理法適用于低濃度有機(jī)廢水，對于BOD質(zhì)量濃度為300～700mg/L的煤化工廢水，雖然厭氧處理法和好氧處理法均可使用，但是后者更經(jīng)濟(jì)。雖然厭氧處理法具有耗能低。效率高以及可以回收能量的優(yōu)點(diǎn)，但面對成分復(fù)雜的煤化工廢水，一般采用先厭氧，再好氧的工藝方法（A/O工藝），以保證出水水質(zhì)能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.5深度處理

深度處理一般為采取高級氧化+生物膜法等工藝對生化處理出水進(jìn)行進(jìn)一步處理。二者聯(lián)合處理可以將COD由350mg/L左右降至50mg/L以下，滿足國家排放或回用標(biāo)準(zhǔn)。[4]

高級氧化法主要是常溫常壓下利用強(qiáng)氧化劑（如過氧化氫、高錳酸鉀、次氯酸鹽、臭氧等）將廢水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水。

生物膜法主要是采用膜生物反應(yīng)器作為處理的核心，膜分離生物反應(yīng)器中的膜組件相當(dāng)于傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)中的二沉池，利用膜組件進(jìn)行固液分離，截流的污泥回流至生物反應(yīng)器中，透過水外排。按膜組件和生物反應(yīng)器的相對位置，膜分離生物反應(yīng)器又可以分為一體式膜生物反應(yīng)器、分置式膜生物反應(yīng)器、復(fù)合式膜生物反應(yīng)器三種。

3.6 濃鹽水處理

濃鹽水是指回用處理過程中反滲透工藝的濃水，水中的鹽分和污染物經(jīng)反滲透膜濃縮至原來的數(shù)倍，污染物以難生物降解的穩(wěn)定有機(jī)污染物為主。濃鹽水處理是實(shí)現(xiàn)煤化工廢水“零排放”的最終環(huán)節(jié)。目前我國濃鹽水處理包括 3 種途徑：地下深井灌注、蒸發(fā)塘與蒸發(fā)結(jié)晶。現(xiàn)階段，地下深井灌注技術(shù)在我國缺乏相關(guān)法律政策、制度和監(jiān)管手段，其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)極大，因此一般不會(huì)采用。蒸發(fā)塘技術(shù)本身受自然環(huán)境的影響較大，同時(shí)底泥需要妥善處置處理，因此該技術(shù)仍不是一種穩(wěn)定、可持續(xù)的處理方法，只能作為工程調(diào)試階段和事故階段的緊急處理措施。蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)將液態(tài)的濃鹽水轉(zhuǎn)化為固態(tài)的混合結(jié)晶鹽，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了煤化工廢水的“零排放”，也是現(xiàn)階段較為成熟和認(rèn)可的工藝，但需要明確的是，混合結(jié)晶鹽尚難以實(shí)現(xiàn)資源化，其分質(zhì)資源化處理是濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)研究發(fā)展的方向。

結(jié)束語

通過對污水處理系統(tǒng)的工藝技術(shù)路線和工藝運(yùn)行條件進(jìn)行優(yōu)化，污水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了正常運(yùn)行，減少了污水處理系統(tǒng)各類化工原材料的消耗，降低了污水處理的成本，實(shí)現(xiàn)了污水的達(dá)標(biāo)排放。環(huán)保設(shè)施的正常、穩(wěn)定運(yùn)行，減輕了環(huán)保壓力，減少了主生產(chǎn)裝置因環(huán)保原因造成的減產(chǎn)、停車，由此降低了因減產(chǎn)、停車造成的損失以及開停車對化工設(shè)備、裝置造成的損害，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]郝志明，鄭偉，余關(guān)龍. 煤制油高濃度廢水處理工程設(shè)計(jì)[J]. 工業(yè)用水與廢水，2010，41（3）：76-79.

[2]孫孟洋. 臭氧氧化-曝氣生物濾池組合工藝的應(yīng)用[J].工程技術(shù)，2017（57）：267-268.endprint