煤化工廢水處理技術的進展及發展方向

賀晨

【摘 要】煤化工產業是我國重要的能源產業之一，是我國可持續發展的能源支柱，在我國政府的大力支持以及經濟帶動下，我國煤化工行業飛速發展。但在飛速發展的同時因企業特性決定，煤化工行業帶來了較為嚴重的水體污染問題，對當地的生態環境產生了嚴重威脅，如何對煤化工且生產中產生的廢水進行預處理、生化處理以及深度處理，從而降低煤化工廢水對環境的破壞已經成為我國煤化工企業健康發展所必須解決的問題。課題研究從此出發，深入研究我國在煤化工廢水處理現狀及存在問題，并結合高級氧化、膜分離為代表的深度處理技術，展望化工廢水處理技術的發展趨勢。

【關鍵詞】煤化工；廢水處理；生化處理；深度處理

受煤化工企業生產特性決定，煤化工企業在生產過程中必然產生對環境又巨大危害的廢液及相關污染物質。煤化工生產廢水中含有大量酚氨烷烴芳烴等有毒有害物質，此類工業廢水常規辦法無法凈化及降解，處理難度高處理流程復雜也具有較高的成本。同時我國煤化工企業幾乎都分布在水資源較為緊缺的西北地區，此類地區對水污染的敏感程度較高，可以使用水資源較為緊缺，廢水處理難度時間及形式也更加緊迫。我國政府出于生態環境保護以及可持續發展角度考慮，在2013年出臺了一系列化工廢水處理的相關管理條例，條例中規定，化工企業廢水處理回收率在達到95%及以上，并努力加強生產工藝的研究向零排放標準不斷前行。

一、不同煤化工工藝廢水特征

（一）煤焦化廢水

煤炭焦化處理是煤化工工廠生產中必須的生產環節之一，通過專業的高溫隔氧加熱爐，對原煤進行高溫處理，促使其焦化。并分解成煤氣、焦油以及焦炭等初級產品。在該生產過程中會產生大量的有機廢水，廢水產出量較高。煤焦化廢水中含有大量有機成分，諸如苯系物、多環芳烴等等。降解處理難度極高。

（二）煤氣化廢水

煤氣化廢水是指煤化工企業在對煤炭焦化產物進行二次處理，轉化為水煤氣的生產環節中產生的工業廢水。如碎煤加壓氣化、粉煤氣化和水煤漿氣化等工藝。不同工藝的氣化廢水產出量以及成分均不相同。廢水水質差異巨大。

（三）煤液化廢水

煤液化廢水是在煤液化的工業產生環節中產生的廢水及廢液，煤液化工藝從工藝流程一種以及生產方法角度主要分為直接及間接液化兩種方式，其中直接液化是汽油、柴油等高級產品的直接生產途徑。此類工業廢水中氨氮成分含量較高，導致此類廢水生化處理效率較低，難度較大。

二、煤化工廢水處理技術

我國在煤化工廢水處理技術方面的研究起步較晚，現階段廢水處理水平與西方發達國家相比無論是技術工藝還是施工水平都存在不小的差異。我國目前廢水處理主要分是那個階段完成分別為：廢水與處理技術；廢水深度處理技術；廢水生化處理技術三個階段。

（一）廢水預處理技術

廢水預處理技術主要針對感剛剛產生的工業廢水，通過工藝技術手段，降低工業廢水的含油量，從而提高廢水在后續處理中的降解及可生化效果。并對工業廢水中酚、氨類物質進行回收機再利用。工業廢水在經過預處理后，相比直接進行生化處理的廢水有著更適合生化處理的水質指標。

（1）酚的回收

工業廢水的預處理階段會對廢水中包含的酚通過溶劑萃取和蒸汽吹脫兩種工藝方式進行預處理。其中蒸汽吹脫是通過加熱工業廢水讓廢水中沸點較低的酚等物質先揮發，并通過堿性溶液吸收，最后對酚溶液進行精餾回收，完成對酚類物質的回收。蒸汽吹脫法屬于半物理工藝的回收方法，工藝技術相對簡單，成本較低，對回收設備要求也較低，目前被廣泛采用。但蒸汽吹脫法也存在回收效率不高，脫酚效果差等缺點。溶劑萃取法可以有效解決蒸汽吹脫法的弊端與不足。該方法利用酚在脫酚萃取溶劑中分配系數差，實現酚的分離與回收。

（2）氨的回收

在工業廢水的預處理中對氨的回收我國煤化工業企業都采用水蒸汽汽提法，通過對廢水的直接或間接加熱，完成對工業廢水中氨的氣提，隨后用磷酸銨溶液對氣體中的氨進行溶解吸收。最后通過依靠氣體器完成對富氨溶液中氨的提取和回收。

（二）生化處理

生化處理是生物化學范疇下的廢水處理，是目前我國廢水處理中較為的先進的處理工藝。通過利用微生物對有機物的分解及代謝作用。讓廢水中的難以處理和降解的有機物質分解為二氧化碳和水扥無害物質，從而降低廢水對環境的污染及影響。常用的生化處理方式有MBBR法、PACT法、厭氧生物處理法三種。

（1）MBBR生物處理法

MBBR是移動床生物膜反應器技術的英文縮寫。MBBR是硫化床和生物接觸氧化法的延伸和升級處理方法。在結合上述兩種方法的共有優點前提下，進一步提高了生化處理效率。該處理方式微生物及活性物質通過懸浮填料函作為載體，通過曝氣池內的曝氣和水流進入硫化狀態，增加了微生物與廢水的直接接觸面積。從而提高的飛出處理的工作效率。同時MBBR生化處理方法因其工藝特點和生化流程決定，不需要傳統對活性污泥的回收和反循環處理，因此該方法設備較為簡單，在成本、能耗、占地面積以及人力消耗方面都有較大優勢。

（2）PACT法

Pact法是利用活性炭的吸附性質，增強微生物與廢水中的有機物質的接觸面積以及反映時間，從而提高生化廢水處理效率與處理效果。PACT法在微生物生化水中投入了大量的活性炭，活性炭因其多孔結構決定對水中的有機物質有巨大的吸附和固體停留能力。吸附容量可以達到100%-350%。根據實驗發現，活性炭生物處理法，對廢水中的有機物質綜合除去率可以達到75%。出水水質超過了國家規定的工業廢水排放的一級標準。

（3）厭氧生物處理法

厭氧生物處理法是通過厭氧生物對有機物的還原能力。將有機物中單環及多元結構的有機物進行拆解，轉換為容易降解和進一步生化的小分子有機物質，從而實現污水的生化處理

三、深度處理

（一）混凝法

混凝法是向廢水中投入一定劑量的混凝劑，讓經過生化處理后廢水中的膠狀物體以及微生物處理后產生的懸浮物質，進行沉降。通過過濾手段，對沉凝后的固定物質進行分離，從而降低了廢水的濁度以及色度。混凝法是目前煤化工業廢水處理中較為常見的技術之一，因其工藝技術簡單，成本較低等特性決定在我國得到了廣泛的應用。

（二）吸附法

吸附法是利用活性炭等多孔物質或吸附能力較強的物質對廢水中的固定物質進行吸附，從而達到降低廢水污染物質指標的深度處理方法之一。根據目標吸附物質的特性以及可被吸附條件，吸附法一般分為物理吸附、化學吸附以及離子交換吸附3種類型。在工業廢水凈化的后期處理中，很據目標廢水的固定有害物質的成分以及組成比例選擇對應的吸附方式，完勝對煤化工業廢水的吸附處理。

四、煤化工廢水處理技術的發展方向

煤化工廢水中因有機物含量較高，成為較為復雜等特性決定，煤化工廢水處理工作難度較高。我國在煤化工廢水處理工藝研究上雖已經取得一定成果，但就目前來看依舊存在許多不足，多數煤化工廠因成本問題決定，無法選擇最適當的處理方法，廢水最終處理也達到不了國家標準。我國應繼續加強對煤化工業廢水處理技術的研究，全面在提高處理工藝技術質量的前提下，全面降低廢水處理工藝成本。將開發高校復合處理新廢水處理工藝作為業內主要研究目標之一。其中膜處理技術具有無相變、無化學反應、選擇性好等特點，適合我國煤化工企業現狀，具有廣泛的應用前景。

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