煤化工行業(yè)廢水處理技術(shù)應(yīng)用分析

馮錦華

（潞安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西長治 046204）

從總體效果來看，煤化工行業(yè)采用的廢水處理系統(tǒng)是最好的物化技術(shù)，足以滿足日常生活污水處理的需要。但是，從長遠來看，煤化工行業(yè)的污水處理技術(shù)不僅要著眼于現(xiàn)狀效果，而且要跟上時代的發(fā)展步伐，逐步實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，更有效地滿足污水處理的需要，有必要有一個突出的理論層次。隨著我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的不斷深入，煤化工行業(yè)的發(fā)展與時俱進，煤化工行業(yè)的污水處理技術(shù)也需要更新，以解決我國的生態(tài)問題，需要提高技術(shù)成本，以獲得更高的經(jīng)濟價值和能源資源。

1 煤化工發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的煤化工以低技術(shù)含量、低附加值產(chǎn)品為主，能耗高、排放高、污染大、效率低，即“三高一低”產(chǎn)業(yè)，這種過度消耗資源、嚴(yán)重污染環(huán)境、粗放式、不可持續(xù)的發(fā)展方式是不可持續(xù)的。清潔煤技術(shù)、先進的煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)和節(jié)能降耗、減排、污染治理等新技術(shù)的綜合應(yīng)用是現(xiàn)代煤化工的核心。現(xiàn)代煤化工是以技術(shù)密集型和投資密集型工業(yè)為基礎(chǔ)，大規(guī)模、現(xiàn)代化，形成循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)，實行集約化管理。采取最有利于資源利用、減少污染、保護生態(tài)、提高環(huán)境質(zhì)量、效益的建設(shè)和運營模式等措施，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2 煤化工廢水來源及其特點

煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工將煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料和化學(xué)品，生產(chǎn)各種化工產(chǎn)品的工業(yè)。不同學(xué)者對煤化工廢水的分類存在一定差異，但一般來說，現(xiàn)代煤化工企業(yè)的廢水按含鹽量可分為兩大類：一類是有機廢水，主要包括造氣廢水、化工廠廢水、地面沖洗水、初期雨水和生活污水等，擁有屬性含鹽量低；二類是含鹽量高的含鹽廢水，主要來自煤氣洗滌廢水、循環(huán)水系統(tǒng)排水、脫鹽水系統(tǒng)排水、濃縮水回用系統(tǒng)等，有時還包括經(jīng)過生化處理的擁有屬性含鹽量高的有機廢水。

煤化工廢水組成及其來源存在著很多特點，具體表現(xiàn)在以下三方面：

1）由于煤化工廢水的生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，煤化工生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)和過程都會有不同程度和不同種類的污染。所有這些污染物最終都會以廢水的形式排放，使廢水中的各種污染物更加復(fù)雜，從而使廢水處理更加困難，對廢水處理的技術(shù)要求也更高，帶來了一些技術(shù)挑戰(zhàn)。

2）煤化工廢水是一種難降解的廢水。主要原因是煤化工廢水中含有大量的聯(lián)苯、異喹啉等有機化合物，難以控制，造成廢水處理難度大。

3）煤化工廢水的色度和濁度較高。造成這一結(jié)果的原因是煤化工生產(chǎn)和運行過程中各個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量的污染物。這些污染物經(jīng)過不同的操作步驟會產(chǎn)生一些化學(xué)反應(yīng)，最終產(chǎn)生一些色度較大的物體，給污水處理帶來很多麻煩。

3 煤化工廢水處理的重要性

煤化工是指利用化學(xué)加工將煤轉(zhuǎn)化為其他化工產(chǎn)品。由于煤化工的巨大需求和產(chǎn)量，煤化工已成為我國重要的工業(yè)體系之一，并已在我國實施多年。然而，在煤轉(zhuǎn)化為其他形式的燃料的過程中，由于技術(shù)能力的限制，在生產(chǎn)過程中必然會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水。煤化工廢水主要有三種來源：氨蒸發(fā)廢水、煤氣冷卻廢水、油脂加工和苯精煉過程中的廢水主要是氨蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的殘余水，剩余氨水是主要來源。煤化工廢水中含有大量復(fù)雜的有毒化學(xué)物質(zhì)。如苯酚、氨等毒性高、污染能力強的物質(zhì)。如未經(jīng)處理而排入大自然，將會對環(huán)境造成危害。

4 國內(nèi)煤化工廢水的處理現(xiàn)狀存在的問題

1）由于各企業(yè)管理和運行的差異，污水水質(zhì)不同，既有工藝的氣水比和曝氣時間不足，缺氧池停留時間不足，好氧池負荷過大，焦化廢水中部分COD難以處理，現(xiàn)有系統(tǒng)不能處理這部分難降解苯組分，出水COD超標(biāo)。

2）懸浮固體超標(biāo)、工藝生化部分的污泥活性不佳、混凝沉淀池投藥的混凝效果不佳，這些都是出水懸浮固體超標(biāo)的主要原因。

3）厭氧條件下細菌釋放磷，好氧條件下細菌吸水，一般認為好氧池太小，好氧池停留時間不夠，微生物沒有足夠的時間吸收廢水中的磷。

4）針對總氮問題，新國家標(biāo)準(zhǔn)增加了總氮指數(shù)的要求，但為了控制氨氮標(biāo)準(zhǔn)，A/O 工藝是可行的，但總氮不能得到保證。

5）由于污水處理設(shè)計和主體工程往往是不同的設(shè)計人員，投入運行后相容性較差，遠遠偏離設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

5 煤化工廢水處理技術(shù)應(yīng)用分析

煤化工廢水一般流程為：物化預(yù)處理→A/O 生化處理→深度處理（氧化處理）。

5.1 預(yù)處理技術(shù)

預(yù)處理工藝主要包括以下幾個方面：

（1）苯酚回收：工業(yè)化生產(chǎn)，大部分采用溶劑提取分級處理。所用的萃取劑包括甲基異丁基酮等，這些萃取劑位于萃取塔內(nèi)，上部分倒入含有苯酚的廢水中。萃取劑溶劑油的工作原理是：循環(huán)泵打在萃取塔底部，兩端逆流而上，將廢水中的苯酚轉(zhuǎn)移到溶劑油中。最后，溶劑油經(jīng)苯酚與堿相互作用生成苯酚鹽，然后進入中間油罐開始循環(huán)使用。

（2）懸浮物和油類物質(zhì)的去除：污水預(yù)處理過程中，主要采用氣浮、沉淀等方法去除污水中的懸浮物和油類物質(zhì)，如果在氣濾池中將其置于浮動裝置前，則采用氣浮法處理，處理效果較好。

（3）難降解有機物：在煤化工廢水處理過程中，不僅含有難降解的有機物質(zhì)，而且含有酚類等性質(zhì)較強的有毒物質(zhì)，需要科學(xué)廢棄，采用超聲波氧化等合理的水處理技術(shù)進行預(yù)處理，樣品可以提前處理，為后續(xù)工作做好基礎(chǔ)。

5.2 生化處理

生化處理是指新一代微生物對廢水中酚類化合物的降解。該方法成本低，處理功能強，處理設(shè)備簡單，適用范圍廣，非常適合于煤化工廢水的處理。在正常條件下，生化處理主要包括以下三種常用方法。

5.2.1 對好氧生物法的改進

好氧活性污泥法工藝主要通過篩選、誘變和基因育種培養(yǎng)工程菌，對化工廢水中的微生物進行分解和處理。在一定程度上，固定化細胞技術(shù)是化學(xué)和物理知識相結(jié)合的產(chǎn)物。它可以篩選和分離出適合于特定廢水降解的高效菌株，或者固定化基因工程技術(shù)克隆的特定菌株，以保持其活性和重復(fù)利用，有相當(dāng)大的經(jīng)濟和效率優(yōu)勢。

5.2.2 載體生物流化床法

這種方法也稱為 CBRIT，是在充分利用特殊結(jié)構(gòu)填料流化床技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種生物材料。將同一生物單元/ 膜過程所含的生物元素與活性污泥法有機地結(jié)合起來。懸浮載體的表面附著大量的微生物，從而形成一種細菌微生物膜。由于該方法所使用的填料在鼓風(fēng)曝氣擾動下具有特殊的結(jié)構(gòu)，與填料接觸后將繼續(xù)與反應(yīng)槽中的水流動，在擴散和吸附作用下，煤化工廢水中的污染物將漂浮在地下，進入生物膜，然后被生物膜的微生物降解吸收。CBRIT法具有占地面積小、投資少、成本低、抗沖擊能力和脫氮能力強等優(yōu)點，去除氨氮效果也較好。但是，這種方法也有一些缺點，也就是說，由于填料的密度較低，很容易丟失，這就對運行管理和設(shè)計提出了更高的要求。

5.2.3 厭氧生物法

某些煤化工廢水中含有喹啉、吡啶、聯(lián)苯等難降解物質(zhì)，對環(huán)境危害極大。利用厭氧微生物可以非常有效地降解有機物。在甲醇廢水的研究中，采用兩級外循環(huán)厭氧反應(yīng)器處理甲醇廢水，去除率分別為50% 和48%。目前，經(jīng)過對出水系統(tǒng)的研究，已進入?yún)捬跆幚黼A段，厭氧處理效果較好。

5.2.4 厭氧—好氧聯(lián)合生物法

由于采用單一工藝，煤化工廢水采用氧氣或好氧工藝處理，最終出水達100%，處理效果不理想。廢水經(jīng)預(yù)處理后，采用厭氧—好氧與生物處理相結(jié)合，可有效降低廢水中氨氮和COD的質(zhì)量濃度，吡啶的去除率可達70%~100%，萘的去除率可達67%，喹啉的去除率可達55%~100%，這不能通過使用單一的厭氧或好氧技術(shù)來實現(xiàn)，因此，該方法也廣泛應(yīng)用于煤化工廢水的處理。

5.3 深度處理

經(jīng)生化部門處理后，煤化工廢水中的污染物含量仍然偏高，未能達到回用或排放標(biāo)準(zhǔn)，有必要采用先進的處理技術(shù)，將其應(yīng)用于物化部門和先進氧化工藝深度處理污泥。其中，物化處理方法主要包括常用的化學(xué)處理方法——吸附法、混凝沉淀法和膜分離法。根據(jù)相關(guān)文獻的研究發(fā)現(xiàn)，通過膜過濾與活性的結(jié)合，炭吸附技術(shù)可以有效地降低煤氣化過程中工業(yè)廢水中污染物的含量，從而實現(xiàn)對污染物分離的控制，使污染物經(jīng)過處理標(biāo)準(zhǔn)后得以排放。同時，為了避免污染環(huán)境，有必要加強廢水中污染物的控制，有必要對廢水進行降解和回收再利用，因此，將活性炭吸附處理后產(chǎn)生的廢水納入第一階段處理，避免濃縮廢水污染環(huán)境和破壞環(huán)境，以達到有效保護環(huán)境和提高環(huán)境保護質(zhì)量的目的。

5.4 濃鹽水處理技術(shù)

濃鹽水廢水處理物理技術(shù)包括膜濃縮技術(shù)和熱蒸發(fā)技術(shù)。膜濃縮技術(shù)是利用有效成分和廢水，不同的分子量導(dǎo)致定向分離，最終達到分離濃縮的目的。它可以提高廢水中鹽的質(zhì)量、濃度。由于投資少，技術(shù)含量高，可操作性強，因此得到了廣泛的應(yīng)用。熱蒸發(fā)技術(shù)是對含鹽量在4% 以上的廢水進行蒸發(fā)處理，以達到廢水處理的目的。

6 目前用于煤化工廢水處理的工藝

6.1 水解酸化系統(tǒng)

煤化工廢水COD和 CR含量高，BOD5低于0.3，含有大量揮發(fā)酚、苯環(huán)等難降解物質(zhì)。厭氧酸化工藝可用于難降解有機廢水的水解酸化處理，利用水解酸化池中的水解酸化微生物，可分離廢水中的固體和大分子酸，降解難降解的有機物（如苯環(huán)）為易復(fù)合降解的小分子有機物，提高 B/C比，使后續(xù)處理的污水中氧單元處理能耗低，停留時間短。

6.2 SBR 生物處理工藝

SBR是一種間歇進出水工藝，它將曝氣池和沉淀池結(jié)合起來，間歇進水和間歇曝氣由進水、曝氣、沉淀和倒（同時排出）泥漿四個階段組成一個循環(huán)。在反硝化過程中，只能使用進水段和曝氣段，不能使用沉淀段和倒灌段進行硝化反硝化。目前國內(nèi)對高氮廢水的處理仍處于研究階段，常用的是改良SBR工藝，即將進水時間和曝氣時間分為兩個階段，形成多A/O串聯(lián)工藝，并以氮為目的，通過多次硝化和脫氮來達到去除效果。

6.3 過濾技術(shù)

過濾是污水深度處理工藝中最重要的工藝之一，其目的是去除混凝沉淀后的原水中殘余絮體和雜質(zhì)。目前國內(nèi)常用的過濾機有V型過濾機、高效纖維束過濾機、纖維旋轉(zhuǎn)過濾機等，工程應(yīng)用效果良好。

7 結(jié)束語

隨著煤化工行業(yè)的迅速發(fā)展，有效處理煤化工廢水已成為一個亟待解決的社會問題。在處理煤化工廢水的問題上，應(yīng)采取有效措施減少和再利用污染物，有效提高資源利用率，尋求可持續(xù)發(fā)展道路。