深度水處理技術在煤化工廢水處理中的應用研究

賀靜宜

（國能包頭煤化工有限責任公司，內蒙古 包頭 014010）

煤化工廠的廢水，經過了深度凈化以后，水質情況明顯得到了改善，可以作為工業水進行循環應用。近年來，隨著人們對環境要求的不斷提高，煤化工廠的處理廢水問題受到了廣泛關注，已經影響了煤化工廠的生存，所以深度水凈化技術在煤化工廠廢水處理中具有非常重要的作用，為科學培養相關技術人才提供了一條重要路徑。[1]我國蘊含了豐富的煤炭資源，這些資源為我國的經濟發展做出了重要貢獻，在一定程度上提高了我國的工業水平，在工業產業發展中促進了煤化工行業的發展，但是煤化工行業的發展也面臨著許多問題，比如環境污染問題和廢水問題，當前廢水問題不斷加劇，已經成為煤化工行業綠色發展的瓶頸了，因為煤化工行業在日常生產中會產生大量的廢水，這些廢水當中會含有大量的有毒和有害物質，并且污染物的種類也比較多、濃度也相對比較高，所以如何有效地降低成本、更好地處理廢水、減小對自然環境的影響是當前應當重點研究的問題。我國的煤化工產發展較晚，為了快速地縮短與發達國家的距離，應當加強相關方面的研究，才能很大程度地提高煤化工廢水處理水平。

1 煤化工廢水特征和現狀分析

1.1 特征分析

現階段，我國煤化工生產活動過程中形成的廢水，有著較高濃度的煤氣洗滌廢水，這樣的情況占據了絕大多數，其中包含了酚類物質、烷烴類物質、芳香烴類物質、氰類物質等有毒有害物質。基于現有的技術水平，在煤化工生產過程中產生的廢水當中，包含了絕大多數的有機污染物，這些都難以在自然環境中降解，在進行煤化工廢水處理過程中，會遇到許多的技術難題，這對我國的煤化工產業發展進程造成了一定限制。[2]

在煤化工的生產技術中，對于煤化工廢水的處理和很多因素有關，其中就包括甲醇物質因素、烯烴物質因素、熱電技術因素、污水處理因素、凈水處理因素。

現代的煤化工企業生產過程中，都是以煤炭作為主要原料的，在生產多種的清潔能源、基礎化工原料中，這些都可以運用到煤炭加工中，并轉化成為新的產業，具體包括煤制油和煤制天然氣以及劣質煤分質利用和煤制化學品等領域。我國的煤化工行業，近年來發展非常迅速，并且在技術等方面層取得了巨大進步，但是這個行業仍是一個高能耗的行業，也是高污染的產業，而煤化工企業都存在廢水排放比較嚴重的問題，而這一問題沒有很好地得到解決。在實際處理過程中，由于沒有足夠的空間可以容納這些多污水水源，因此要對廢水進行有效的處理，才能達到排放要求和標準。這些廢水的處理，也不能只是向外排放，要注重再生和利用，才能更好地解決這一問題。

1.2 現狀分析

由于煤化企業的污染問題不斷加劇，在這樣的情況下，促進了相關技術的不斷發展和創新。近些年來，國內外的學者們正在不斷地創新相關技術，致力于提高煤化工產業的廢水處理技術，并且已經取得了一定的成績。許多的專家和學者也提出了一些不同的見解，總結起來主要有七個方面。第一，普通活性泥工藝技術。這種技術有著比較明顯的優勢和效果，但是對于濃度比較高的物質處理時，會出現很難溶解的情況，而且在短時間內雖然可以提高處理能力和效率，但是會在溶解的物質中，含有一定量的有機物，以及出現脫氮效率比較低的情況。第二，在相關工藝的使用上，雖然可以很大程度地去除氨氮，但是廢水當中含有的COD 濃度相對較高，沒有達到排放標準。第三，運用相關的工藝，雖然能夠實現比較理想的負荷狀態，但是在進行具體處理時還會存在一些有毒物質，這些物質需要及時地處理時，應當采用當前比較先進的工藝，才能有效地解決這些問題。第四，生物膜法。這種方法雖然可以控制好污泥量，但是這種工藝在進行COD去除時，會出現效率不高的情況，而且不能承載過高的負荷，但是在處理煤化工廢水時，需要處理大量的廢水，如果沒有辦法處理大量廢水，就不能取得良好的效果。第五，物理吸附工藝方法。這種方法雖然能夠有效地降低污水當中的COD，但是對于二次污染的問題，沒有辦法很好地解決，需要進行進一步的研究，才能有效地解決這些問題。第六，高級的氧化工藝。這種工藝在實際處理污水過程中，可以快速地氧化，并降解有機物，可以有效地提高廢水的可生化性，但是在實際運用的過程中，應用成本比較高，所以當前實際使用的并不多。第七，膜分離技術。使用這種技術可以把污水中的污染物充分地抽離出來，使得水質變好，但是對于一些膜污染問題，還有使用壽命問題，還有一些問題沒有解決。從這些相關論述中，可以得知當前的相關處理技術，一般都是生物加上物化組合的處理技術，但是這些技術目前在煤化工廢水處理中的使用還存在一些問題，所以要很好地解決這些問題，才能更好地發揮其作用。但是利用這些技術是必然的趨勢，當對煤化工廢水處理時，當中會存在一些較難降解的污染物，還會出現有機氮的含量較高的情況，這些情況給廢水處理帶來了巨大難度，所以一般的生物處理工藝很難進行處理，就是處理以后也沒有取得良好的效果，所以在利用物化處理工藝時，要注重相關的影響因素，找到解決方法，就可以有效地解決廢水中污染物難以降解的問題，這樣經過處理后的污水，就可以達到相關要求和標準了。

2 煤化工廢水深度水處理工藝流程

如今，在各種因素的影響下，很多企業開始積極地選擇廢水處理系統。一些受經濟發展和環境影響的企業，也注重提高廢水排放標準了，這樣不僅可以保護環境，也能在一定程度上節約能源。為了克服供應短缺問題，公司采用了先進的凈水技術，該技術更好地保護了酚氰涂層系統，針對污水箱內部的排水情況，也進行了相應處理。該指標要求的污水處理能力，預計可以達到每小時600 立方米標準，深度處理采用的是超濾和反滲透技術，廢氣排液能力也較強，為了達到軟化處理的目的，采用一些相關技術實現分離。在酸性物質的影響下，達到水質pH 值要求，并進入了池中。下一步是將水轉移到過濾器的中間內層，可以去除大顆粒的水，經過濾器清洗以后，送到了超濾單元進行預先清洗。在反滲透泵之后，插入了第二個過濾器，并進一步分析相關情況。然后進入到反滲透單元中，進行反滲透凈化，經過處理的廢水，可以供其他部門使用，同時還可以大量地提取水，將其用于噴煤和淬火等領域。[3]

3 深度水處理系統的幾個主要工藝環節

3.1 高效軟化系統

最有效的軟化系統，分為反應區和水流區：酚氰排水裝置、VE 站的廢水、VE 站的濃縮水和VE 站的站廢水（VE 站是生產技術流程中包含的具體環節之一，VE 的含義是有效容積）。首先進入到反應容器中，用反應混合器進行調勻。分布在東、西兩個反應區間，通過反應區加入一些氫氧化鈉，經過處理后的水pH 值是10。加入PAC（聚合氯化鋁）混凝劑和PAM（聚丙烯酰胺）混凝助劑后，流入了沉降區。沉淀區的廢水，通過重力可以達到分離效果，進而達到軟化目的。東、西側沉淀池中的廢水，全部都要進入到污水控制池中，水是中性的，加入了鹽酸以后進入到中池。

3.2 高效多介質過濾器和自清洗過濾器

在安裝高質量的介質過濾器之前，先要加入大量的混凝劑，溶解懸浮的大顆粒當中的固體和膠體，并在介質過濾器中去除，混凝劑使用量根據水質情況調節。

由于該系統所提供的水是污水，所以水質比較差，特別設了四層的多媒體過濾器，可以將原水通過沙子進行過濾，過濾層主要是用于過濾懸浮物、膠體、藻類、有機物等雜質，并且在后續處理中，起到保護濾膜的作用。

通過高性能多媒體過濾器后，還要安裝一個自清潔過濾器，可以捕獲多個介質，過濾器中的廢水中，含有一些濾粉，應當阻止其進入到超濾系統中。過濾器可以過濾100 微米以上的污染物，當凈化過濾器的進出口壓差達到規定壓差時，它就開始自動清洗了。

3.3 超濾

采用這種先進的凈水工藝，由于進水中的COD 含量較高，無法保證進水經過了常規過濾后，可以滿足反滲透要求。因此，在該系統中對介質過濾器，應當進行預處理，并增加一臺超濾設備，能夠有效地提高預處理廢水質量，并提高反滲透系統效率，將反滲透裝置的清洗周期延長，同時延長使用壽命，改變膜滲透效果，并降低了實際運行成本。超濾系統采用的是進口優質超濾膜元件，分為5 組膜元件，每組34 個膜元件，容量為114m3/h。

4 深度水處理技術應用分析

4.1 活性炭吸附

活性炭技術涉及了圖形晶體，還有物理生長，以及各種孔隙形成，而原子由純原子分子控制。活性炭具有理化性質穩定、易得、成本低、表面積大等顯著優點，在廢水處理中具有重要的應用價值。結合木炭基木炭、骨殼炭、骨炭等材料制造情況分析，骨殼炭因其孔徑小而備受關注。不同類型的粘合劑，還可以通過測量粒徑、pH 值、堆積密度、浮力等作為物理指標，并與亞甲藍進行比較，將活性炭分離成碳纖維、粒狀炭、活性炭粉等，實際使用中是碘的吸附物用量。凈水用活性炭具有機械強度高、化學性能穩定等特點，符合我國相關行業標準。在實踐中很少選擇單一活性炭進行處理，還需要結合其他技術，比如更先進的生物活性炭臭氧處理技術，該技術使用正確的臭氧溶液，可以聚合有機物，使其形成小顆粒，并使用生物活性炭過濾器，將某些小臭氧分子和原子有機體少量捐贈。臭氧處理比較困難，增加了生物活性炭對有機物的吸附能力，延長了使用壽命。

4.2 膜過濾技術

該技術的原理是膜內外存在一定溫度差、壓差、電位差和濃度差，這些不同的差異，被當作動力，分離膜過濾器的尺寸，可以接受較小的水分子顆粒，并阻擋它們過濾，同時還收集了較大分子有機物，性質和純化水大致相同，使用該技術的關鍵，就是膜材料的表征和選擇。

膜技術的優點是使用面積小、處理效率高、操作維護方便、創造能力穩定，無二次污染。但膜技術運行成本比較高，單項投資的成本非常高，比較容易清洗，可以經常地維護和清洗。該技術的難度不大，有截留類型，目前采用微濾、超濾、反滲透和納濾等DP 膜技術。純化水在進行反滲透或納濾之前，通常選擇微濾或納濾進行處理。

4.3 深度氧化處理

深度氧化處理技術，是通過光、聲、催化劑和電形成自由基，將有機污染物分成小分子部分。技術包括光電氧化、催化氧化、超聲波處理、濕式氧化和電氧化。它在回收過程中，具有更環保、更高效、更高效特點。

目前，在植物提取物中使用較多，凈化方法是芬太尼，由于具有強烈的香料作用，自由基是由強有機物質形成的。這個方法有抗氧化作用，能有效氧化各種常規方法難以降解的有機物。

其中，光伏氧化用于半導體納米中，當TiO2填充電子組攜帶了裸電子時。水分氧化是在O3、OZ 和H2O2氧化物高熱量下進行的。增加醇相的轉移系數和溶解度，會導致溶劑和碳污染物之間發生自由基反應。在大量油中清洗的方法，具有廣闊的前景，這就是為什么不會二次污染的原因。

超聲波空化的目的，是利用超聲波產生的空化氣泡，在不同條件下發生的化學反應。分解過程包括超臨界氧化、熱處理和自由基氧化。首先，這是空化泡內的熱分解，在這個過程中，更多的熱量可以蒸發，并破壞空化泡中的有機分子；其次，在高溫高壓條件下，空化氣泡中會出現超臨界水，具有良好的氧化性。它可用于氧化有機材料，從而形成了水和二氧化碳；最后，空化氣泡產生的熱量將水分子分裂成更活潑的自由基，進入到水溶液中，能溶解各種有機物，并進行一定的氧化。

綜上所述，采用先進的煤化工廢水處理技術，可以確保煤化工廢水達到國家排放要求，使工業生產和應用取得一定突破，確保煤化工生產項目達到環保標準。現代污水處理技術的應用和研究，需要進一步地提高。由于原水中含有較多的污染物，最好的處理技術只能是基于特定水質、特定情況和環境條件下，更好地實現節約和可持續性原則，向著更加智能高效的方向發展，是當前比較好的選擇。