煤化工廢水中氨氮去除方法的研究及工程應(yīng)用

益寶亮 徐愛(ài)斌（新疆宣力環(huán)保能源有限公司，新疆 哈密839000）

1 煤化工廢水處理的研究意義

我國(guó)是煤炭大國(guó)，已探明煤炭?jī)?chǔ)量約占世界的15%，但是我國(guó)又是貧油的國(guó)家，石油儲(chǔ)量占世界的不到百分之三，這就決定了我國(guó)要把煤炭作為我國(guó)的主要能源。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)能源的需求量越來(lái)越大，我國(guó)少油少氣的矛盾也更加突出。近年來(lái)我國(guó)加大了可再生資源、油頁(yè)巖和頁(yè)巖氣等清潔能源的開發(fā)力度，但是受技術(shù)水平的限制還是沒(méi)法滿足社會(huì)和化工行業(yè)的需求量。為了保障我國(guó)的能源安全，發(fā)展煤炭行業(yè)是非常重要的。為了促進(jìn)資源高效和清潔利用，我國(guó)出臺(tái)了一系列的政策發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，鼓勵(lì)投資煤炭加工轉(zhuǎn)化項(xiàng)目。發(fā)展以潔凈能源為目標(biāo)煤炭化工產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了煤炭行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)[1]。

煤化工是將煤炭轉(zhuǎn)化為多種化學(xué)品和不同類型燃料的工業(yè)，煤化工主要產(chǎn)品有焦炭、合成氨、電石、煤制油、煤制烯烴和煤制醇醚等。煤化工產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)利益的最大化，在提高煤炭利用率的同時(shí)，減少了對(duì)環(huán)境的污染。但是煤化工產(chǎn)業(yè)會(huì)消耗大量的水資源，煤化工廢水屬于高污染水，它的組分非常復(fù)雜，不同工藝產(chǎn)生的煤化工廢水也會(huì)存在很大的差別，煤化工廢水通常都會(huì)含有大量的氨氮、氰化物、苯酚類等有毒有害物質(zhì)。由于煤化工廢水成分復(fù)雜、難于降解，導(dǎo)致煤化工廢水成為廢水處理方面的難題。

為了減少煤化工廢水對(duì)環(huán)境的污染，提高煤化工廢水的利用率具有重要的意義。當(dāng)前對(duì)煤化工廢水的處理方法有脫酚和蒸氨處理、物化預(yù)處理、生物處理以及混凝沉淀后排放等。脫酚和蒸氨處理可以回收煤化工廢水中的酚和氨物質(zhì)，降低出水毒性的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益；物化預(yù)處理可以去除石油類物質(zhì)及懸浮物；生物處理可以降解及脫氮工藝。

2 煤化工廢水的來(lái)源及特點(diǎn)

煤炭直接燃燒時(shí)，只有不到百分之三十的能量可以被利用，大部分能量被浪費(fèi)。為了減少對(duì)石油資源的依賴，提高煤炭的利用率已經(jīng)越來(lái)越受到人們的重視，都開始開發(fā)研究煤炭轉(zhuǎn)化工藝。煤化工廢水主要是在煤炭加工利用過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，它主要包括工藝廢水、鍋爐廢水和循環(huán)冷卻水等。由于產(chǎn)生煤化工廢水的工藝目標(biāo)和處理技術(shù)的不同，含有大量的無(wú)機(jī)鹽離子和有機(jī)物質(zhì)的煤化工廢水的處理難度非常大。下面介紹常見(jiàn)的并且主要的三種煤化工工藝以及廢水的來(lái)源和特點(diǎn)[2]。

首先，是煉焦廢水。煤制焦是指煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)榻固康倪^(guò)程，通常煤炭是在1000℃高溫、隔絕空氣條件下加熱，經(jīng)歷了一系列的物理變化、化學(xué)變化而生成焦炭的過(guò)程，該過(guò)程出了除了生成焦炭還可以生成包含幾百種有機(jī)化工原料的焦油。在煉焦過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水主要來(lái)自于蒸汽冷凝、煤氣初冷以及生產(chǎn)用水，在煤氣冷卻和煤干餾過(guò)程中會(huì)有大量的殘留在水體中，它是煉焦廢水的主要來(lái)源，占煉焦廢水總量的一半以上，它的水質(zhì)的好壞與煉焦工藝和原煤的種類、質(zhì)量關(guān)系密切。煉焦廢水中出了含有大量的氨氮、CODcr物質(zhì)，還含有大量的硫氰化物、氰化物顆粒物、酚類等污染物。

第二，是煤氣化廢水。煤氣化是指將煤炭原來(lái)的高分子固態(tài)物質(zhì)在特定的條件下，經(jīng)過(guò)一系列的物理變化、化學(xué)變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿託鈶B(tài)物質(zhì)的過(guò)程，在煤氣化過(guò)程中主要應(yīng)用“魯奇”、“德士古”、“殼牌”等三種工藝。煤氣化廢水的主要來(lái)源有煤氣洗滌廢水、煤氣冷卻廢水和煤氣分餾廢水，其中煤氣洗滌廢水是最主要的。煤氣化廢水是一種濃度高難于降解的有機(jī)廢水，含有大量的氨氮、氰化物、SS、揮發(fā)酚和多種環(huán)狀有機(jī)物。

第三，是煤制油廢水。煤制油是指以煤炭為原材料制取航空煤油和汽柴油的油品的過(guò)程。煤制油過(guò)程主要應(yīng)用直接液化工藝和間接液化工藝，直接液化工藝是指在高溫高壓條件下將煤漿加入氫裂解成液態(tài)烴的過(guò)程，而間接液化工藝是指將煤氣化產(chǎn)物合成液態(tài)油的過(guò)程。煤制油過(guò)程中需要消耗大量的水，煤制油廢水的特點(diǎn)為成分復(fù)雜、色度大、乳化程度高、難降解等，它含有大量的無(wú)機(jī)物和有毒有機(jī)化合物，無(wú)機(jī)物以氨氮、氰化物等為主，有毒有機(jī)化合物以含氮、硫的雜環(huán)類和苯系物為主。

3 煤化工廢水中氨氮去除方法的研究

通過(guò)對(duì)煤化工廢水的來(lái)源及特點(diǎn)的了解可以知道，煤化工廢水中含有大量的氨氮物質(zhì)，為了更好的除去煤化工廢水中的氨氮物質(zhì)，減少對(duì)環(huán)境的污染，通常采用分離技術(shù)、高級(jí)氧化技術(shù)、生物技術(shù)對(duì)煤化工廢水進(jìn)行處理，下面詳細(xì)的介紹一下去除煤化工廢水中氨氮的方法[3]。

去除煤化工廢水中氨氮物質(zhì)通常采用生物法進(jìn)行處理。生物法應(yīng)用于煤化工廢水處理具有很多優(yōu)點(diǎn)，它可以降低煤化工廢水中有機(jī)物的濃度，可以有效地去除氨氮、CODcr、BOD，是煤化工廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，是煤化工廢水處理的核心工藝。生物法處理包括活性污泥法、生物脫氮工藝、生物強(qiáng)化技術(shù)等。活性污泥法與普通活性污泥法相比，它去除煤化工廢水氨氮的效果更好，由于煤化工廢水中氨氮、氰化物的濃度較高會(huì)使微生物無(wú)法在這種環(huán)境中生存，為了改變這種情況可以通過(guò)氧化預(yù)處理、生物馴化措施、改進(jìn)曝氣等方式來(lái)降低煤化工廢水的毒性、提高溶解氧濃度和微生物的耐受能力等，在經(jīng)過(guò)其它脫氮工藝處理就可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)煤化工廢水的特點(diǎn)可知，它含有大量的氨氮物質(zhì)，采用生物脫氨工藝對(duì)煤化工廢水是十分有必要的。生物脫氨工藝的核心控制不同階段池中氧氣的溶解量，從而對(duì)硝化和反硝化過(guò)程進(jìn)行控制，有機(jī)物也可以被處理。厭氧好氧組合脫氮工藝當(dāng)前被廣泛應(yīng)用，除此之外還有同步硝化-反硝化技術(shù)和短程硝化-反硝化技術(shù)等[4]。

生物強(qiáng)化技術(shù)是指使用經(jīng)過(guò)特殊處理的微生物對(duì)煤化工廢水進(jìn)行處理的技術(shù)，經(jīng)過(guò)特殊處理的微生物能夠提高處理的強(qiáng)度，煤化工廢水的處理效果會(huì)大大提高。在煤化工廢水中加入生物制劑或特殊的細(xì)菌，提高對(duì)煤化工廢水中氨氮、揮發(fā)酚及氰化物處理能力。

除此之外還可以對(duì)煤化工廢水采用氧化-還原法進(jìn)行處理，這種方法也是在煤化工廢水處理中應(yīng)用較廣的方法，通過(guò)氧化劑或還原劑可以改變煤化工廢水中污染物的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到抑制生物生長(zhǎng)或降低污染物毒性的目的，可以從根本上解決煤化工廢水毒性、色度等問(wèn)題。氧化法通常用于處理難降解、有毒性的煤化工廢水，可以提高可生化性，與生物法結(jié)合可達(dá)到更好的處理效果，飲用水中含有微量有害物質(zhì)時(shí)也可以采用這種方法。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的資源結(jié)構(gòu)決定了我國(guó)必須要利用好煤炭資源。為了提高煤炭資源的利用率，煤炭化工行業(yè)在我國(guó)越來(lái)越受重視。在煤炭化工行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的廢水對(duì)我國(guó)的環(huán)境影響較大。本文詳細(xì)的介紹了煤化工廢水處理的研究意義及其來(lái)源及特點(diǎn)，并提出了去除煤化工廢水中氨氮的方法，有效的解決了環(huán)境污染的問(wèn)題。