煤化工廢水處理技術(shù)研究及應(yīng)用分析

柴振鵬（博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司710050）

前言：

煤化工是以煤為原料，通過(guò)化學(xué)加工后，使煤進(jìn)行轉(zhuǎn)化并且綜合利用的工業(yè)。在我國(guó)，煤炭資源較豐富，石油和天然氣則很稀缺，因此煤化工行業(yè)占據(jù)我國(guó)工業(yè)很重要的位置。因?yàn)槊夯て髽I(yè)在煤制氣和某些煤制化學(xué)品技術(shù)耗水量和排放量產(chǎn)生的污水水質(zhì)復(fù)雜，所以煤化工廢水處理問(wèn)題已經(jīng)影響到煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，如何實(shí)現(xiàn)煤化工廢水的“零排放”和污水的回收利用是關(guān)乎民生的大事。

一、煤化工廢水的主要來(lái)源和特點(diǎn)

煤化工廢水主要來(lái)源于煤煉焦、煤氣凈化和化工產(chǎn)品回收利用等生產(chǎn)過(guò)程。這種廢水中的水質(zhì)以酚和氨為主，其中還含有300多種污染物質(zhì)，主要有焦油、苯酚、甲酸化合物、氨、氰化物、COD、硫化物等，其中氨氮200-500 mg/L，是一種具有難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水，十分典型。而COD c r的含量甚至高達(dá)5000 mg/L。廢水中易降解有機(jī)物主要是萘、呋喃、咪唑類(lèi)等酚類(lèi)和苯類(lèi)，而難降解有機(jī)物則主要是喹啉、異喹啉、聯(lián)苯等。煤化工廢水的色度和濁度較高的原因是廢水中含有各種生色集團(tuán)和助色集團(tuán)物質(zhì)來(lái)使其色度和濁度高。

二、煤化工廢水處理方法

煤化工廢水處理工藝路線基本遵行：物化預(yù)處理+A/O生化處理+物化深度處理。

1.預(yù)處理

廢水預(yù)處理大多是用隔油、沉淀、氣浮等物化法，其中隔油法分為重力分離型、旋流分離型和聚結(jié)過(guò)濾型，而重力分離型又分為平流式（A PI）、斜管式（C PI）、平流斜管式（A PI-C PI）、平行波紋板式（C PS）、斜交錯(cuò)波紋管式（OWS）隔油池和重力沉降分離隔油罐等；氣浮法則包括溶氣氣浮、擴(kuò)散氣浮和電解氣浮等。

若工業(yè)廢水中含較高濃度的酚和氨，則需要對(duì)酚和氨進(jìn)行回收預(yù)處理。對(duì)于酚的預(yù)處理方法一般有蒸汽脫酚法、吸附脫酚法、溶劑萃取法、液膜技術(shù)法、氧化法和離子交換法等，工業(yè)上常用溶劑萃取法做酚的預(yù)處理，溶劑為異丙基醚；對(duì)于氨來(lái)說(shuō)，一般采用蒸汽汽提-蒸氨法。

2.生化處理

煤化工廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，再進(jìn)行生化處理，一般采用厭氧/好氧法、厭氧/缺氧/好氧法、、生物接觸氧化、載體生物流化床、序批式活性污泥、上流式厭氧污泥床和在活性污泥曝氣池中投加活性炭等進(jìn)行處理。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)用好氧法處理過(guò)后，需要針對(duì)廢水的特性再進(jìn)行再處理。

（1）厭氧/好氧法：厭氧/好氧是利用微生物的硝化和反硝化的作用進(jìn)行脫氮、脫碳的原理的普通活性污泥法改進(jìn)的方法。污水經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，在進(jìn)行厭氧/好氧法處理，COD質(zhì)量濃度和氨氮的質(zhì)量濃度均會(huì)下降，其中較難降解的有機(jī)物萘、喹啉和吡啶的去除率分別為67%，55%和70%，而一般的好氧處理這些有機(jī)物的去除率不到20%。 采用厭氧固定膜－好氧生物法處理煤化工廢水，也得到了比較滿(mǎn)意的效果。

（2）厭氧/缺氧/好氧法：厭氧/缺氧/好氧法中的厭氧處理，是為了把廢水中難以降解的有機(jī)物變?yōu)殒湢罨衔?，長(zhǎng)鏈化合物變?yōu)槎替溁衔?。這種方法用于焦化廢水處理，當(dāng)焦化廢水經(jīng)過(guò)處理后，廢水中的COD質(zhì)量濃度、揮發(fā)酚的質(zhì)量濃度和氨氮的質(zhì)量濃度均會(huì)大幅度的降低，比如說(shuō)：COD質(zhì)量濃度會(huì)由3257 mg/L降至143.5mg/L。

（3）載體生物流化床：載體生物流化床主要是運(yùn)用生物膜法和活性污泥法基本原理由鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)和填料及篩網(wǎng)系統(tǒng)組成。利用載體生物流化床，不僅能夠在生化處理前端高負(fù)荷脫除COD，生化處理后端高負(fù)荷脫除氨氮，而且還能代替BA F進(jìn)行深度處理。載體生物流化床投資成本少，僅是活性污泥曝氣池投資成本的70%，并且所占的面積也相對(duì)較小，僅僅占活性污泥曝氣池的一半。其密度低，填料易丟失，需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)性的技術(shù)操作。

（4）序批式活性污泥：序批式活性污泥是根據(jù)好氧、厭氧微生物自身的代謝機(jī)能，在進(jìn)行好氧和厭氧交替反應(yīng)過(guò)程中降解污水中的有機(jī)物和氨氮等污染成分的原理對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)行改良后的產(chǎn)物。應(yīng)用序批式活性污泥處理后的污水能夠達(dá)到《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)排放的標(biāo)準(zhǔn)。

（5）上流式厭氧污泥床：上流式厭氧污泥床能夠使大部分的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳，并且能夠利用反應(yīng)器上部的分離器分離氣體、液體、固體。

生化法能夠較好地去除廢水中的苯酚類(lèi)和苯類(lèi)物質(zhì)，但是對(duì)于一些難降解的有機(jī)物比如說(shuō)喹啉類(lèi)、吲哚類(lèi)、咔唑類(lèi)等效果較差。所以，近年來(lái)對(duì)煤化工污水防治技術(shù)研究方興未艾,出現(xiàn)了生物膜反應(yīng)器、濕式氧化、等離子體處理、光催化和電化學(xué)氧化等先進(jìn)技術(shù),這些技術(shù)已在某些煤化工企業(yè)得到實(shí)施或取得試驗(yàn)成果,由于應(yīng)用成本普遍較高,所以還未大規(guī)模推廣應(yīng)用。

3.深度處理

經(jīng)過(guò)生化處理的煤化工廢水，出水的COD c r、氨氮等質(zhì)量濃度大幅度下降；但是，因?yàn)榇嬖陔y降解有機(jī)物，生化處理后的COD、色度等仍然沒(méi)有達(dá)到可以排放的標(biāo)準(zhǔn)，因此，需要繼續(xù)進(jìn)行深度處理。深度處理方法主要有：超濾、反滲透、混凝沉淀、絮凝沉淀、活性碳吸附和化學(xué)氧化、M BR等。

有研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)化生物脫碳脫氮以臭氧生物活性碳技術(shù)作為深度處理單元和回收工藝來(lái)處理煤化工廢水后，廢水中的高COD、高氨氮質(zhì)量濃度大幅度下降，具有很好的處理效果，其水質(zhì)可以達(dá)到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》的標(biāo)準(zhǔn)。

（1）臭氧生物活性碳技術(shù)

通過(guò)對(duì)臭氧生物活性碳技術(shù)在深度處理過(guò)程中的強(qiáng)化生物脫碳脫氧及回用工藝處理煤化工廢水時(shí)，發(fā)現(xiàn)了此工藝技術(shù)對(duì)于COD、高氨氮中所含油不容易降解煤化工廢水的處理時(shí)，[2]有著非常良好的廢水處理效果，處理出來(lái)的水質(zhì)符合《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（G B/T 19923-2005）標(biāo)準(zhǔn)。

4.膜濃縮廢水的蒸發(fā)處理技術(shù)

煤化工廢水進(jìn)行濃鹽水處理時(shí)所用的濃鹽水主要是來(lái)源于雙膜處理后的反滲透濃水，含有鹽質(zhì)量濃度為3000-25000 mg/L。一般采用膜濃縮和熱蒸發(fā)技術(shù)來(lái)進(jìn)行濃鹽水的再濃縮。

把含鹽量較高的鹽度提升到50000到80000 mg/L之后，就進(jìn)行蒸發(fā)處理，通常使用的是機(jī)械蒸汽壓縮再循環(huán)技術(shù)，處理廢水的過(guò)程中，所需要的熱能，是由蒸汽冷凝以及冷凝水冷卻時(shí)所產(chǎn)生的熱能。處理過(guò)程中不會(huì)流失潛熱。處理過(guò)程中只需要消耗一些廢水（蒸發(fā)器內(nèi)的）以及所產(chǎn)生的蒸汽和循環(huán)的冷凝水還有電能等。蒸發(fā)器將鹽含量提升到了20%之上。所排出來(lái)的鹽鹵水被輸送到蒸發(fā)塘通過(guò)自然地蒸發(fā)，結(jié)晶干燥后成固體，運(yùn)到堆填區(qū)埋放。

膜濃縮技術(shù)經(jīng)常用于濃鹽水處理的前段，可以將廢水中的鹽質(zhì)量濃度提高到50000-80000 mg/L，膜濃縮技術(shù)處理成本較低、規(guī)模大、技術(shù)成熟，能夠減小濃鹽水處理后續(xù)蒸發(fā)器的規(guī)模，這樣能夠降低成本并節(jié)約資源。

伴隨著環(huán)境保護(hù)的呼聲高漲，在未來(lái)的煤化工業(yè)的發(fā)展中也將是低成本投入、高產(chǎn)量回報(bào)，降低污染，進(jìn)行可循環(huán)的發(fā)展。使污染物可以減少量化、得到循環(huán)利用，提升資源的可使用率，將經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)化發(fā)展。

由于煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，所造成的環(huán)境也越來(lái)越突出，因此處理廢水的相關(guān)問(wèn)題也倍受人們的關(guān)注，更深層地了解掌握煤化工廢水處理技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，不僅可以促進(jìn)煤化工行業(yè)的發(fā)展，也是提升煤化工產(chǎn)業(yè)的必經(jīng)道路。

[1]韓忠明，潘勇延《現(xiàn)代煤化工企業(yè)的廢水處理技術(shù)及應(yīng)用分析》中國(guó)石化長(zhǎng)城能源化工有限公司，北京100120.

[2]游建軍,熊珊,賀前鋒.煤化工廢水處理技術(shù)研究及應(yīng)用分析[J].科技信息,2013,02:370+365.