煤化工廢水處理工藝與適用性技術初探

＊邢 杰

（山東化工技師學院 山東 277500）

我國煤炭資源豐富，煤炭資源總量位居世界前列，但又因我國人口數量龐大，人口平均煤炭資源仍然較為短缺。目前，我國對煤炭能源有著很強的依賴性，但煤化工產業產生的大量廢水處理問題仍然困擾著科研人員、環境保護人員和企業的發展，若高毒性的煤化工廢水得不到科學的處理，極易導致環境的破壞，最終威脅人類賴以生存的自然發展。煤炭工業的發展需要得到科學的引導，提高廢水處理工藝，減少有害物質的排放，實現煤化工廢水的有效回收利用，促進煤化工的可持續發展。

1.煤化工廢水的概述及分類

（1）煤化工廢水的概述。我國煤炭資源主要分布在內蒙古、山西、陜西和新疆等地區，大部分地處偏遠地區，這些地區的經濟、科技發展相對落后，對工業廢水的處理也存在一定的不足。且煤化工產業對于水資源的消耗有著較大的需求，產生的廢水也十分可觀。從煤化工的工藝流程來看，廢水的產生主要來自于煤氣化這一環節的冷卻、洗滌、凈化等工藝流程，而煤炭焦化的過程中也容易產生一定量的廢水，煤的焦化溫度高達1000℃，且需要在缺氧的環境下進行，而這一過程容易導致各種復雜成分的揮發，并在管道中被稀氨水噴淋冷凝，從而形成廢水。隨著我國對環保事業的不斷重視，對水資源的開采控制、工業廢水的處理和排放都提出了更高的要求。目前我國常見的工業廢水處理方法主要有AO工藝、SBR工藝和氧化溝工藝等，相關部門要加強煤化工企業對水資源的管理和利用技術的研究，盡可能實現煤化工廢水的回收利用，確保煤化工產業的綠色發展。

（2）煤化工廢水的分類。①焦化廢水。煤焦化過程形成的廢水成為焦化廢水，主要來源于天然氣的凈化、煉焦、產品回收和精煉化學等。焦化廢水的排放量極大，且成分復雜，含有大量聯苯、萘、吡啶、油脂等穩定而難以降解的特點，且對人體可以造成較大的危害，存在致癌風險。②煤氣化廢水。煤氣化水處理過程中生成的廢水被叫做煤氣化廢水，主要產生于化油器出口的冷凝液化過程，通過多種工藝處理使得碳化物溶解于水或有機溶劑。不同的工藝環節所產生的廢水中含有不同的成分和污染種類，在處理過程中要有針對性的采取不同措施。③煤液化廢水。煤液化廢水中用含有大量的氨氮和酚類化合物，難以通過生化手段進行講解。其中含有大量的多環芳烴、雜環化合物和苯類化合物，難以回收利用，有著含油量高、乳化性強、難以降解的特點，主要來源于由煤化工中水化、液化、精制、加氫裂化等環節。

（3）煤化工廢水的特點。煤化工廢水處理難度大。煤化工廢水中所含的有害物質種類眾多，包括焦油、酚類物質和多種復雜有機化合物，其中大部分物質對環境都有著較為嚴重的威脅，若不加以科學處理，則會導致嚴重的環境破壞，最終威脅人類自身的生存和發展。同時，煤化工廢水的成分復雜，這無疑提高了廢水處理的難度系數，大部分廢水從物理性狀上呈現出深褐色，這表示液體中含有大量的焦油成分，該成分易導致液體發生乳化現象，且含有多種其他難以降解的有害物質，進一步提高了工業廢水的處理難度。此外，煤化工廢水的成分及其含量也與原材料的質量有著密切的聯系，但我國煤炭產業所使用的原煤質量參差不齊，大部分原煤質量堪憂，生產加工過程中所產生的有害物質種類和數量更加豐富，這些有害物質會進入工業廢水中，進一步提高工業廢水的處理難度。

煤化工廢水環境危害強。煤化工廢水中所含的焦油、酚類物質和硫化物質等一旦進入水體就會嚴重威脅水資源的健康，對其產生嚴重的負面影響，水體中的魚、蝦等生物難以在被污染的水系中生存；煤化工廢水中的酚類化合物具有較高的毒性，當酚類物質聚集到一定數量后就會威脅生物個體、當地農副產品、水生生物、動植物等的健康，使細胞失去活性，威脅個體生命健康，而這些負面影響最終也會順著生物鏈影響人類的生活。

從整體上看，我國已經掌握了一定的煤化工廢水處理技術，但仍然廣泛存在著廢水處理不達標等問題，煤化工廢水處理仍然需要社會各界的廣泛重視。

2.煤化工廢水的處理技術分析

（1）預處理工藝。煤化工廢水預處理主要針對廢水中的油類及懸浮物進行處理，具體處理方式主要有自然沉降法、氣浮法、離心法等，煤化工企業根據自身的實際情況和廢水的成分及其含量選擇適合的預處理方式。考慮到企業生產經營成本，自然沉降法成為企業生產過程中較為常用的處理方式，但自然沉降法所收到的效果往往是有限的，因此，為了增強預處理的效果，避免其中所殘留的油類物質會對后續處理涉及的管道及設備造成損害，同時提高萃取劑的回收效率，可以有針對性地選擇加入混凝劑或者使用懸液分離設備。

（2）生物化學處理工藝。生物化學處理屬于煤化工廢水的二級處理環節，主要用于降解煤化工廢水中的有機物質，國內常采用活性污泥法和厭氧生物法兩種處理基礎開展，均取得了一定的成效。

活性污泥法是現階段我國煤化工廢水處理中較為常用的二級處理方式，污泥中所蘊含的好氧細菌和原生生物可以很好地利用廢水的環境通過生物化學的手段進行有害物質的吸附和分解，使其中的有害物質降解轉化為其他物質，從而降低煤化工廢水的毒害性。這種處理方法常用于酚類物質濃度較低以及毒性相對較差的廢水處理中，操作方法簡單，成本相對較低，約為6元/噸左右，效果顯著，受環境因素影響較低，因此得到了許多企業的廣泛應用。

厭氧生物處理法指在低氧或無氧環境下，通過厭氧細菌的代謝作用將廢水中的有害有機物轉化為無害或低毒害性的物質，在煤化工廢水的處理過程中應用亦較為廣泛。該方法主要應用在活性污泥法處理效果較差的廢水處理中，但該方法作用時間較長，且難以去除廢水中的COD成分，同時，廢水中的一些有機物或其他含碳化合物會對甲烷菌的代謝和繁殖造成影響，使其降解作用大打折扣。因此，厭氧生物處理法常用與其他的廢水處理法聯合使用，以收獲更好的廢水處理效果。

（3）深度處理。隨著我國社會的不斷發展和對環保事業重視程度的不斷提高，煤化工企業的綠色發展成為各部門關注的熱點話題之一。為了進一步對煤化工企業的廢水進行處理，使其滿足國家工業廢水排放的相關標準，企業在生產過程中還要對煤化工廢水進行更深層次的處理，以此來推動我國環保事業的不斷發展。煤化工廢水的深度處理常用以下幾種方法：高級氧化法、吸附法、膜生物反應法等。

通過大量的實踐和調查，我們了解到臭氧在煤化工廢水的處理環節中發揮著不可小覷的作用，尤其在深度處理中起到了良好的處理效果。臭氧的氧化性相對較強，可以很好地氧化處理廢水中的多種有害物質，但其工業制備成本較高，難以回收利用，在較大規模的工業廢水處理中往往容易造成嚴重的浪費，因此很少有企業會選擇利用臭氧進行煤化工廢水的處理。吸附法相對而言具有更加良好的操作性，對設備的要求也相對較低，但實際上，在處理過程中，對吸附劑的選擇有著較為嚴格的要求，因此應用面并不十分廣泛，若操作過程中出現不當行為，亦容易導致二次污染現象的發生，在實際使用過程中，需要謹慎對廢水的成分和含量進行分析，有針對性地選擇適當的吸附劑，難溶于水且不與水發生反應，并嚴格按照操作標準執行處理。

3.煤化工廢水處理中存在的問題

（1）預處理工作不到位。在煤化工廢水處理過程中，若預處理工作不能順利開展，則會對后續處理環節造成很大壓力，導致后續工作難以順利開展。但就現階段的實際情況而言，國內煤化工廢水預處理環節仍然存在各種各樣的問題，如酚類物質或氨化合物濃度過高等，且廢水中難以降解的化合物濃度過高，難以通過生物化學反應有效分解，預處理效果不盡如人意。

（2）生物處理過程中存在不足。煤化工廢水中的成分較為活躍，缺乏穩定性，廢水的水質水量無時無刻不在發生明顯的變化，這就導致微生物的生存環境受到嚴重威脅，許多微生物不能很好地適應水質的變化所帶來的一系列不利影響，難以在多變的環境下開展講解活動。因此，即使經過了生物化學處理，煤化工廢水中仍然存在著大量的有害物質，大量有機大分子物質的存在導致廢水處理的難度增大，需要更長的時間和更多的環節來確保煤化工廢水的處理。

（3）深度處理效果不理想。一般情況下，企業在進行煤化工廢水處理時會根據企業的實際情況和經濟效益的需要選擇混凝沉淀法，該方法主要通過在廢水中添加混凝劑，使得廢水中的懸浮顆粒凝聚到一起，通過離心力的作用將較重的膠體顆粒收集起來，并采取相應的方式進行處理和凈化，但這種方法所收到的實際效果是有限的，雖然可以有效地分離廢水中的有機物、顆粒物質等有害成分，但仍然存在一定的有害物質殘留，混凝技術仍需一定的改進和提高。

吸附法的效果相對混凝沉淀效果較為顯著，但該方法主要通過吸附劑或一些微孔材料、膠體等物質在廢水中引發靜電吸附或凝聚吸附，通過物理手段進行有害物質的凝聚。由于有害微粒體積小、質量輕、吸附性強、凈化效率高等特點，吸附法被廣泛應用到煤化工廢水的處理過程中，但在一些廢水規模較大的企業中，使用過程所需要吸附劑數量較大，這就導致了廢水的處理成本較高，對企業的經營成本和利潤造成影響。對于企業來說，吸附法難以適應其廢水的處理工作，且容易造成廢水的二次污染。雖然高級氧化法處理效果顯著，但膜材料的成本無疑又一次限制了高級氧化處理法的廣泛使用。

總而言之，受到多種因素的共同作用，我國煤化工廢水的深度處理效果仍然有待提升，有關人員要積極從處理方法入手進行深入的研究，開發低成本、低消耗、低污染的處理手段，以滿足我國煤化工產業綠色發展的需要，促進社會經濟的可持續發展。

4.煤化工廢水處理的改進策略

（1）預處理工藝的改進與提升。在煤化工廢水的預處理階段，現有的預處理方法仍然存在很大的不足，急需在原有的除油、脫酚、蒸氨技術的基礎之上進行科學的改進和提升，提高預處理效果，為后續的廢水處理工作打下堅實的基礎。經過一系列的實驗研究，一些氣浮法在煤化工廢水的除油處理中取得了明顯的成效，采用水解、MBE工藝等對濃度較低的煤化工廢水進行處理可以有效提高廢水的生化降解性，對于廢水的后續處理有著重要的意義；同時，通過兩次水解酸化處理，可以使得煤化工廢水的整體系統穩定性提高，對于微生物生化處理過程中穩定的代謝活動提供了保障，這一技術在煤化工廢水預處理過程中的應用值得推廣和運用。

（2）生物處理工藝的改進與提升。生物處理工藝是煤化工廢水處理中的重要環節，也是被廣大企業經營者和環保部門所青睞的一種煤化工廢水處理方式，這是因為生物處理相對于其他的二級廢水處理技術而言有著更加環保的特點，避免復合產物的產生，減少對廢水的二次污染，提高處理過程中的環保性。相關部門要充分做好生化處理的設施調試工作，嚴格按照規章制度進行四個月以上的特種生物淤泥培養和馴化，提高微生物的適應能力，使其更可以更好地發揮有害物質的降解作用，避免大分子有機物的殘留對后續的深度處理產生負面影響。此外，一般情況下，好氧處理池的開啟時間是比煤化工生產活動提前的，因此，工人在配置微生物培養用的污水時，要充分考慮工業廢水的成分和含量，在培養基中添加適量的酚類物質，以保持好氧池中微生物的適應性，但由于酚類物質對微生物具有毒害作用，還要在其中加入一定量的易降解的有機物，例如，糖類或甲醇等，但這些有機物的配比應隨著廢水產量和濃度的提高而逐步降低，具體應視生產的實際情況而定，避免水質的劇烈變化而導致的微生物活性降低。同時，單獨使用好氧或厭氧生化處理，煤化工廢水均存在一定的不同，為了更好地提高煤化工廢水的處理效果，要進一步優化并推廣“好氧+厭氧”聯合降解體系，積極探索生物廢水降解的有效措施。此外，在生物處理過程中，可以適當的使用微生物絮凝劑，促進生物代謝活動，提高生物處理環節的效果，充分滿足社會對企業綠色、健康發展的需求。

（3）深度處理工藝的改進與提升。據相關部門的統計顯示，煤化工企業在推動工業的不斷發展的同時，也面臨著水資源消耗大、排放量大、污染性強等多種嚴峻的問題，生產1t烯烴和1t成品油分別可以產生10～15t和4～6t的工業廢水，若這些工業廢水不能得到科學的深度處理，而是僅僅經過預處理或生物處理便流入水體，則會對周圍環境乃至更廣泛的地區造成極為嚴重的危害，造成生態系統的嚴重破壞，最終影響人類的生存。在未來的發展和建設過程中，相關部門要從深度處理方面入手，加大科研投資力度，提高煤化工廢水深度處理效率，有針對性地優化處理效果，實現深度處理工藝的大幅提高。

5.總結

就目前我國的能源結構和發展前景而言，煤炭資源在相當長的一段時間內仍然將作為我國重要的能源之一，對社會的發展和人們的生活保障有著重要的意義。據相關部門的調查顯示，我國的對煤炭化工產業可持續發展不斷提出的要求，嚴格控制工業廢水“零排放”的局面逐漸形成。為了進一步提高煤化工廢水處理的技術，促進煤化工企業的可持續發展，相關部門要加大科研投資力度，對包括煤化工廢水預處理、生化處理、深度處理等多位一體的廢水處理技術進行研究和改進，降低工業排放，減少環境污染，加強社會主義生態文明社會的建設，為人類的未來做出貢獻。