現(xiàn)代煤化工廢水處理技術(shù)研究及應(yīng)用分析

劉 蕓

（西山煤電（集團(tuán)）公司環(huán)保綠化分公司， 山西 太原 030053）

我國(guó)的能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是“富煤、貧油、少氣”，受能源日益緊張影響，發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)對(duì)調(diào)整我國(guó)基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、緩解資源緊張局勢(shì)具有非?，F(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前，我國(guó)環(huán)境保護(hù)形勢(shì)嚴(yán)峻，煤化工行業(yè)作為傳統(tǒng)的高廢染、高能耗和高耗水行業(yè)，由于煤化工生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢水含有大量的有毒物質(zhì)，如不采取有效的處理措施，會(huì)對(duì)周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

煤化工是將煤炭通過(guò)相應(yīng)的化學(xué)加工后，將煤炭轉(zhuǎn)化為各種固體、液體燃料和化工產(chǎn)品的過(guò)程。由于煤炭中有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)是以芳香族為主，在加工過(guò)程中煤化工廢水中氨、酚、硫化物等有毒、有害物質(zhì)，未經(jīng)處理排放會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。

1 煤化工廢水的主要來(lái)源

煤化工生產(chǎn)工藝流程是將煤炭通過(guò)焦化、煤氣化、煤液化、焦油化工、電石乙炔化工、化工產(chǎn)品回收利用等化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程，將煤轉(zhuǎn)化為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)產(chǎn)品以及多種化工產(chǎn)品。在生產(chǎn)工藝過(guò)程中產(chǎn)生的廢水主要有焦化廢水、氣化廢水和液化廢水。

焦化廢水是指煤炭通過(guò)高溫干餾煉焦后所形成的氨水，以及煤氣在凈化工藝流程中循環(huán)冷卻水也會(huì)產(chǎn)生含有氨酚、氰污染物的工業(yè)廢水，煤化工產(chǎn)品在提煉過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生工業(yè)廢水。

氣化廢水是煤炭在反應(yīng)爐中發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)氣化分解所生成的可燃?xì)怏w，所蒸發(fā)出來(lái)的氣體通過(guò)噴淋冷后產(chǎn)生的冷凝水和洗滌廢水，廢水含有大量的氨酚和NH3等污染物。

液化廢水是煤炭通過(guò)液化工藝加工所產(chǎn)生的工業(yè)廢水，液化過(guò)程又分為直接與間接液化。直接液化是將煤炭在高溫高壓環(huán)境內(nèi)通過(guò)加氫，使煤炭由高分子分解為小分子有機(jī)物液態(tài)烴的過(guò)程，所產(chǎn)生的工業(yè)廢水中富含NH3和Al2S3；間接液化是將煤氣化合成的產(chǎn)物通過(guò)添加催化劑，在通過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)出合成油品的過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生富含大量乙酸、醇和酮的有機(jī)污染物工業(yè)廢水。

2 煤化工廢水的水質(zhì)特點(diǎn)

在煤化工產(chǎn)品的深加工過(guò)程中，在脫硫、除氨等工藝流程和精苯、C10H8與C5H5n的提取過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生大量的煤化工廢水。廢水中含有毒性的氨酚類(lèi)、氰化物、CnH2n、SCN2、咔唑、C6H6和油等難降解的有機(jī)污染物；還含有NH3、硫化物等無(wú)機(jī)污染物。大量濃度較高的NH3進(jìn)入受納水體后，還易導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)，破壞地下水源。

同時(shí)，煤化工廢水中還會(huì)夾雜有大量的雜環(huán)類(lèi)、芳烴類(lèi)有機(jī)化合物，很難生物降解，超出廢水中微生物的可耐受程度，毒害微生物不利于其存活，導(dǎo)致廢水的可生化性差。處理后的煤化工外排水CODcr未達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，還會(huì)造成對(duì)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞。

3 煤化工廢水處理技術(shù)的應(yīng)用分析

當(dāng)前，傳統(tǒng)的煤化工廢水的處理工藝流程是“物化預(yù)處理—A/O生化處理—深度處理—高鹽水處理”以達(dá)到接近于“近零排放”的技術(shù)路線。由于高鹽水處理過(guò)程中所產(chǎn)生的結(jié)晶鹽中含有烴類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)、酯類(lèi)和多環(huán)芳烴等有機(jī)污染機(jī)物[1]。還需因地制宜結(jié)合煤質(zhì)與廢水特征進(jìn)行針對(duì)性的深度處理。

3.1 物化預(yù)處理

物化預(yù)處理主要技術(shù)是隔油和氣浮等。煤化工廢水含有大量的油質(zhì)，會(huì)對(duì)后續(xù)的生化處理效果造成影響。采用隔油池將廢水中的油類(lèi)物質(zhì)和膠質(zhì)進(jìn)行有效去除；為實(shí)現(xiàn)廢水中油類(lèi)物質(zhì)的廢舊回收再利用，采用氣浮法對(duì)煤化工廢水中的油類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行有效回收；同時(shí)，氣浮法還具有爆氣作用，將廢水中的懸浮物通過(guò)氣泡黏附拉起懸浮到水面再進(jìn)行分離。

3.2 生化處理

對(duì)于經(jīng)過(guò)物化預(yù)處理后的煤化工廢水，油類(lèi)物質(zhì)和懸浮物雜質(zhì)大幅減少，但是還含有大量的氮氨、C6H6等有機(jī)物，還需進(jìn)行生化處理。常規(guī)的生化處理采用缺氧、好氧生物法處理（A/O工藝），由于廢水成分復(fù)雜含有多環(huán)和雜環(huán)類(lèi)化合物，處理后的出水中的COD指標(biāo)穩(wěn)定性差。隨著科技發(fā)展出現(xiàn)了一些新的處理技術(shù)如:PACT法、載體流動(dòng)床生物膜法（CBR）、上流式厭氧污泥床處理法（UASB），厭氧—好氧聯(lián)合生物法等，實(shí)現(xiàn)了氣、液、固的三相分離。PACT法是利用活性炭對(duì)有機(jī)物與溶解氧的吸附作用，在活性污泥曝氣池中添加活性炭粉末，來(lái)為微生物的生長(zhǎng)提供食物，來(lái)提升有機(jī)物的氧化分解效率。同時(shí)，活性炭還可通過(guò)濕空氣氧化法循環(huán)再生[2]。

載體流動(dòng)床生物膜法（CBR）是同一個(gè)生物處理單元內(nèi)活性污泥法與生物膜法的有機(jī)融合，借此提高反應(yīng)池的處理效率和抗沖擊力，有效降解廢水中污染物，降低出水COD濃度[3]。

上流式厭氧污泥床（UASB）使將煤化工廢水由下而上通過(guò)反應(yīng)器，在此過(guò)程中大部分的有機(jī)物在反應(yīng)器的頂端被微生物轉(zhuǎn)化為CH4、CO2。安裝的三相分離器，實(shí)現(xiàn)氣、液、固的三相分離。有效地去除廢水中的酚類(lèi)和雜環(huán)類(lèi)化合物。

鑒于單一使用好氧或厭氧處理技術(shù)，難以取得滿意的處理效果。采用厭氧—好氧聯(lián)合生物法可有效降解廢水中的有機(jī)物萘、喹啉和吡啶，使好氧生物處理CODcr的去除率達(dá)到85%以上。

3.3 深度處理

經(jīng)過(guò)生化階段處理過(guò)的煤化工廢水，大幅降低出水的CODcr、氨氮的濃度，但是COD、色度等難降解的有機(jī)物指標(biāo)仍未達(dá)到“零排放”標(biāo)準(zhǔn)，還需經(jīng)進(jìn)一步的深度處理。當(dāng)前，深度處理主要有:高級(jí)氧化技術(shù)、吸附法、混凝沉淀和MBR-RO反滲透膜等處理技術(shù)。

由于煤化工廢水中含有氨酚類(lèi)、多環(huán)芳烴等難降解的有機(jī)物，成分復(fù)雜，影響后續(xù)處理效果。而高級(jí)氧化技術(shù)通過(guò)產(chǎn)生HO.自由基，將難降解的有機(jī)物降解為CO2和H2O。而廢水中的固體污染物可被吸附到固體顆粒吸附劑上去除，吸附法實(shí)踐取得良好效果，受氣吸附劑用量大，成本高易產(chǎn)生二次污染，僅限適用于小型污水處理廠。

為降低后續(xù)處理負(fù)荷，可在廢水中添加鋁鹽、聚丙烯酰胺等試劑強(qiáng)化水中懸浮物的沉淀效果，實(shí)現(xiàn)固液分離。為實(shí)現(xiàn)煤化工廢水的“近零排放”采用MBR-RO反滲透膜組合工藝對(duì)廢水進(jìn)行更深層處理，使處理后的水質(zhì)達(dá)到再生水回用標(biāo)準(zhǔn)。MBR-RO反滲透膜深度處理工藝是將污泥停留時(shí)間（SRT）不依賴進(jìn)水壓力停留時(shí)間（HRT）可獨(dú)立控制，通過(guò)反滲透膜的截留作用，在反應(yīng)池不容的情況下延長(zhǎng)SRT，將硝化類(lèi)微生物截留在系統(tǒng)中，提升脫氮效果。西山煤電官地礦污水處理廠應(yīng)用MBR-RO反滲透膜工藝處理煤化工廢水，實(shí)現(xiàn)SS和色度完全去除，大幅提升COD、硬度、電導(dǎo)率的去除效率。MBRRO反滲透膜深度處理工藝流程如圖1所示。

圖1 MBR-RO反滲透膜深度處理工藝流程

4 結(jié)語(yǔ)

煤化工廢水是一種高濃度、高污染、有毒難降解的有機(jī)工業(yè)廢水，含有大量的氨酚類(lèi)、氨氮類(lèi)、氰化物和多環(huán)芳香等有機(jī)化合物，由于煤炭種類(lèi)和生產(chǎn)工藝的不同所產(chǎn)生的煤化工廢水水質(zhì)差異化很大，無(wú)形中增加了處理難度。傳統(tǒng)的煤化工廢水處理工藝主要由:預(yù)處理、生化處理和深度處理三個(gè)階段組成，對(duì)于不同煤質(zhì)和生產(chǎn)工藝因區(qū)別對(duì)待。針對(duì)當(dāng)前廢水處理中預(yù)處理不到位，酚或氨氮濃度高；生物處理抗沖擊負(fù)荷能力差；應(yīng)不斷完善處理技術(shù)，根據(jù)廢水水質(zhì)特征，采取針對(duì)性的處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢水的零排放。