煤化工過(guò)程中化學(xué)污染廢水處理技術(shù)探討

顧獻(xiàn)智　閻建民

摘 要：煤化工是指以煤原料為主，利用化學(xué)加工手段進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化成氣體、液體、固體燃料或者是化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程。煤化工主要包括煤氣化、煤液化、煤干餾、焦油加工和電石乙炔化工。在進(jìn)行煤化工的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢水、廢氣和廢渣，造成嚴(yán)重的化學(xué)環(huán)境污染，這對(duì)構(gòu)建綠色環(huán)保社會(huì)是極為不利的。該文將分析煤化工的生產(chǎn)過(guò)程中廢水的來(lái)源以及特點(diǎn)，并且介紹幾種廢水處理的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煤化工 化學(xué)污染 廢水處理

中圖分類(lèi)號(hào)：X74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）02（a）-0056-02

化學(xué)工業(yè)一直是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。我國(guó)近年來(lái)的煤化工產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展，煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣和煤制乙二醇都是國(guó)家所重視的新型能源。但是煤化工在生產(chǎn)過(guò)程中要消耗大量的水資源，也容易產(chǎn)生大量的廢水，造成嚴(yán)重的水源污染。對(duì)此要從技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，提高煤化工的廢水處理技術(shù)的水平，對(duì)廢水實(shí)行凈化和重復(fù)利用，提高水資源的利用率。

1 煤化工廢水的來(lái)源以及特點(diǎn)

煤炭是煤化工的主要原料，運(yùn)用一系列技術(shù)手段，將煤炭轉(zhuǎn)化為燃料和化學(xué)產(chǎn)品的過(guò)程。在煤化工的生產(chǎn)過(guò)程中，有多個(gè)工序都容易產(chǎn)生廢水，比如：鼓風(fēng)冷凝、脫硫、除氨等。煤化工的廢水中含有大量的酚和氨，還有焦油、苯酚、氰化物、硫化物、COD等污染物質(zhì)，具有強(qiáng)烈的毒性[1]。如果不能采用有效地措施對(duì)廢水進(jìn)行處理，會(huì)降低土壤的質(zhì)量，對(duì)環(huán)境造成不可預(yù)計(jì)的負(fù)面影響。

煤化工廢水的主要特點(diǎn)有如下幾方面。

第一，難以被降解。煤化工廢水當(dāng)中含有大量的有機(jī)物，比如：喹啉、異喹啉、聯(lián)苯，這些有機(jī)物的結(jié)構(gòu)異常穩(wěn)定，很難被降解，給煤化工廢水的處理帶來(lái)了巨大的困難。

第二，顏色深，污濁程度高。在煤化工進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，各個(gè)環(huán)節(jié)都能夠產(chǎn)生一定的廢棄物，融入工業(yè)廢水當(dāng)中。這就造成了工業(yè)廢水成分復(fù)雜，各種污染物質(zhì)混合在一起，顯得特別污濁。

第三，污染成分復(fù)雜。煤化工的生產(chǎn)工藝很復(fù)雜，具有多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。這些環(huán)境中都會(huì)產(chǎn)生污染物質(zhì)，這些污染物質(zhì)集中在廢水當(dāng)中，成分復(fù)雜，大大增加了廢水處理的難度，提高了對(duì)廢水處理技術(shù)的要求。

2 煤化工廢水的處理技術(shù)

2.1 預(yù)處理

2.1.1 氣浮法

這一方法主要是針對(duì)廢水中的油類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行去除和回收。主要工作原理是：向廢水中通入空氣小氣泡，促使小氣泡與水中的油滴顆粒粘附在一起，再把利用特殊方法把氣泡從水中排出去，達(dá)到了分離油質(zhì)成分的作用。氣浮法對(duì)于懸浮物的處理效果顯著，而且產(chǎn)生浮渣容易運(yùn)輸和再次利用。但是氣浮法只對(duì)于油類(lèi)物質(zhì)具有明顯效果，所以經(jīng)常要與其他方法配合使用。

2.1.2 混凝沉淀法

混凝沉淀法是為了出去廢水中懸浮的有機(jī)物，以便進(jìn)行后續(xù)的生物處理。這種方法主要是利用重力作用讓水中的固體懸浮物下沉，從而與液體分開(kāi)。在工業(yè)廢水中加入混凝劑，比如：鋁鹽、鐵鹽、聚鋁、聚鐵和聚丙烯酰胺，來(lái)強(qiáng)化沉淀效果。采用混凝沉淀法，需要根據(jù)廢水成分的不同、pH值的不同來(lái)采用不同種類(lèi)和用量的混凝劑。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單、花費(fèi)資金少，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量的廢水處理；缺點(diǎn)是對(duì)于COD的去除沒(méi)什么效果，而且容易生成大量難以進(jìn)行脫水處理的泥渣。

2.1.3 MAP化學(xué)沉淀法

MAP化學(xué)沉淀法是為了去除煤化工廢水當(dāng)中的氨和氮。由于含有氨和氮的復(fù)鹽，比如：磷酸銨鎂、磷酸銨鋅等，不容易在水中溶解，所以，要向廢水中加入磷酸根離子和一些金屬離子，來(lái)與高濃度的氨和氮生成沉淀進(jìn)行分離。目前，對(duì)含氨氮廢水的處理，主要是向其中投入氯化鎂和磷酸氫二鈉。由于生成的沉淀物英文縮寫(xiě)為MAP，所以這種方法被稱(chēng)作MAP化學(xué)沉淀法。MAP化學(xué)沉淀法對(duì)于廢水中的氨和氮去除率很高，工藝流程也不復(fù)雜，沉淀反應(yīng)不會(huì)受到溫度和水中毒素的影響，生成的沉淀物也沒(méi)有后續(xù)污染。

2.1.4 溶解萃取脫酚法

通過(guò)溶解萃取對(duì)廢水進(jìn)行脫酚處理，能夠回收廢水中的酚成分。酚在一些特定的溶劑中的溶解度比在水中的溶解度大[2]，這一特質(zhì)就是溶解萃取脫酚法的工作依據(jù)。將含酚的工業(yè)廢水和容易溶解酚的萃取劑共同投入萃取設(shè)備當(dāng)中，然后再通過(guò)精餾塔將酚和萃取劑分離出來(lái)，得到能夠繼續(xù)循環(huán)使用的萃取劑和脫酚廢水，達(dá)到提取廢水中的酚的目的。經(jīng)過(guò)處理后的脫酚廢水，可以經(jīng)由溶劑回收塔流向下一廢水處理環(huán)節(jié)。

2.2 生化處理

2.2.1 SBR工藝

SBR工藝是一種出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代的新技術(shù)，主要適用于生物降解和脫氮除磷。SBR工藝包括5個(gè)工作流程，既進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置等。這一工藝方法能夠?qū)崿F(xiàn)生物降解、沉淀、均化和終沉等功能于一體，由高科技設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，不需要再設(shè)置污泥回流系統(tǒng)。SBR工藝的反應(yīng)池具有良好的生化反應(yīng)能力和污水處理能力，能夠有效抵抗污泥膨脹帶來(lái)的沖擊，穩(wěn)定地進(jìn)行工作[3]。

2.2.2 固定化生物技術(shù)

固定化生物技術(shù)能夠有效處理廢水當(dāng)中的難降解有機(jī)毒物，是近年來(lái)研發(fā)出來(lái)的新型廢水處理技術(shù)，在固定優(yōu)勢(shì)菌種時(shí)具有很強(qiáng)的針對(duì)性和可選擇性。采用這種技術(shù)對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理，能夠提高生物反應(yīng)器內(nèi)部的微生物的細(xì)胞濃度和純度，有利于高效菌種保持活力。通過(guò)這種方法來(lái)處理工業(yè)廢水，產(chǎn)生的污泥較少，容易去除大量的氨，形成固體和液體分離開(kāi)的處理產(chǎn)物。

2.2.3 A2-O法

A2-O法又叫做低氧-好氧法，對(duì)于工業(yè)廢水當(dāng)中的氨氮和有機(jī)會(huì)具有顯著的處理效果。A2-O工藝是在A-O工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的工藝方法。相比A-O工藝，A2-O工藝在缺氧池之前多設(shè)置了一個(gè)厭氧池。在煤化工的廢水當(dāng)中，往往會(huì)含有大量的雜環(huán)及多環(huán)的芳烴類(lèi)有機(jī)物，這些有機(jī)物在氧氣充足時(shí)不容易發(fā)生生物降解，必須要經(jīng)過(guò)厭氧酸化處理，才能夠容易發(fā)生生物降解，或者轉(zhuǎn)化為小分子。

2.3 深度處理

2.3.1 活性炭吸附法

活性炭是一種黑色、多孔的固體炭，具有很強(qiáng)的吸附性，在工業(yè)生產(chǎn)中常常被當(dāng)作吸附劑來(lái)使用?；钚蕴课椒?，就是利用活性炭的這一特質(zhì)，對(duì)煤化工廢水進(jìn)行深度處理。活性炭的孔洞表面具有大量的羧基、羥基、酚羥基和內(nèi)酯，對(duì)COD具有明顯的去除效果?？茖W(xué)調(diào)查表明，在pH值為6的環(huán)境下，向50 mL廢水當(dāng)中投入一克活性炭粉末，1 h能夠去除98.5%的COD。

2.3.2 催化濕式氧化法

催化濕式氧化法，就是在高溫、高壓、催化劑等條件下，促進(jìn)廢水當(dāng)中的氧化作用，把廢水當(dāng)中的有機(jī)物分解成二氧化碳、水和氮?dú)獾葻o(wú)害物質(zhì)。目前這一方法的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：高濃度、難降解的有機(jī)廢水的預(yù)處理；包含有毒物質(zhì)的工業(yè)廢水處理。這種方法的特點(diǎn)是用途廣、氧化速度快、廢水處理的效率高、工藝流程簡(jiǎn)單、不容易產(chǎn)生二次污染。使用這種方法，催化劑昂貴的價(jià)格和高處理成本是主要的限制條件。另一方面，使用催化濕式氧化法需要高溫高壓的工作條件，對(duì)工藝設(shè)備具有很高的要求。

2.3.3 臭氧氧化法

臭氧氧化法具有瞬時(shí)反應(yīng)、沒(méi)有永久性殘留物、處理效率高等特點(diǎn)，被應(yīng)用于煤化工的廢水處理當(dāng)中。其主要工作流程如下：首先，在隔油池內(nèi)分理出廢水的油和酚，然后進(jìn)去調(diào)節(jié)池進(jìn)行PH值的調(diào)節(jié)，最后與臭氧一起通過(guò)氧化器進(jìn)行氧化，通過(guò)氧化器的時(shí)候一般以一種噴射的方式來(lái)進(jìn)行。由于臭氧不容易儲(chǔ)存，需要在生產(chǎn)之后立即進(jìn)行使用，所以，不容易調(diào)節(jié)臭氧的輸出量，在廢水的水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)的適應(yīng)性差。另一方面，這一工藝方法容易消耗較大的投資和耗電量，實(shí)行的成本過(guò)高，還容易造成臭氧泄露，對(duì)周?chē)h(huán)境和生物形成危害。

3 處理工藝

下圖為筆者所工作的寶鋼焦化廠某分公司煤化工企業(yè)污水處理工藝流程見(jiàn)圖1所示。

上述工藝的廢水處理過(guò)程中，對(duì)傳統(tǒng)的工藝流程進(jìn)行了改進(jìn)。經(jīng)處理后送深度回用處理站作最終處理，廢水站運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的水泵機(jī)封冷卻水、場(chǎng)地清洗水、設(shè)備檢修排水等全部收集后處理，因此可以達(dá)到區(qū)域內(nèi)無(wú)廢水外排。經(jīng)過(guò)3年的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)，效果良好，最終70%的煤化工廢水處理成了工業(yè)用水，在其余單元內(nèi)回用；10%的納濾（納濾）濃水送三燒結(jié)混合機(jī)拌料處理，20%的二級(jí)RO（反滲透）濃水用作煉鐵廠1#燒結(jié)機(jī)的干法脫硫裝置的煙氣冷卻水，達(dá)到廢水“O”排放的目標(biāo)，這也是國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)處理焦化廢水做的最好的。

4 結(jié)語(yǔ)

煤化工的廢水處理，是推動(dòng)煤化工綠色化、環(huán)?；闹匾ぷ鲀?nèi)容之一。煤化工廢水的成分復(fù)雜，容易對(duì)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重的破壞。為了降煤化工廢水的惡劣影響降到最低，必須提高廢水處理技術(shù)的水平，研究出低成本、高效率、高去除率、無(wú)二次污染新型廢水處理技術(shù)，這樣才能夠促進(jìn)煤工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2] 張冬，陳曉峰.煤化工廢水的處理技術(shù)及應(yīng)用[J].當(dāng)代化工，2016（1）：70-72.

[3] 何緒文，王春榮.新型煤化工廢水零排放技術(shù)問(wèn)題與解決思路[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015（1）：120-124.