煤化工廢水的處理技術(shù)及應(yīng)用

張國軍 王保安

摘要：我國能源總體上體現(xiàn)出煤炭資源豐富、石油資源和天然氣資源相對貧瘠，這使得我國煤化工行業(yè)得到迅速的發(fā)展。針對煤化工中水處理工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行科學(xué)合理的分析，并結(jié)合項目實例，詳細(xì)介紹分析煤化工廢水處理工藝的重要性，提出煤化工中水處理工藝設(shè)計要點，希望能夠給相關(guān)工作人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：煤化工；廢水；處理；技術(shù)；應(yīng)用

1導(dǎo)言

在環(huán)境污染、化石燃料枯竭、水和其他資源短缺的巨大壓力下，致力于經(jīng)濟有效的廢水處理研究。一般來說，煤化工產(chǎn)生的廢水的化學(xué)耗氧量（COD）在2000mg/L以上，酚類物質(zhì)濃度超過400mg/L，同時還存在多種氧化物、氰化物、芳香族化合物、環(huán)類及雜環(huán)化合物等多種對環(huán)境和人體有毒有害的物質(zhì)，在處理上仍存在著一些難點和瓶頸。

2分析煤化工中水處理工藝的重要性

通過分析煤化工中水處理工藝，能夠有效提升能源的利用率，減少水資源的損耗。與傳統(tǒng)的煤化工企業(yè)相比，新型煤化工企業(yè)中的水處理工藝比較先進(jìn)，能夠提高化工污水效果，降低能源的消耗量。為了拖動我國煤化工行業(yè)能夠更加穩(wěn)定快速的發(fā)展，相關(guān)設(shè)計人員要運用先進(jìn)的設(shè)計理念，對傳統(tǒng)煤化工中的水處理工藝進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，進(jìn)一步提升煤化工中廢水處理效果，減少工業(yè)污染現(xiàn)象的產(chǎn)生。除此之外，在煤化工企業(yè)中，設(shè)計人員要不斷引進(jìn)先進(jìn)的廢水處理工藝，在提升煤化工廢水處理水平的同時，不斷減少生態(tài)環(huán)境污染，促進(jìn)煤化工企業(yè)能夠更好的發(fā)展。伴隨我國城鎮(zhèn)人口數(shù)量的逐年增加，能源的需求量越來越大，煤化工企業(yè)中通過運用先進(jìn)的水處理工藝，能夠保證煤化工工業(yè)廢水得到妥善處理，保護(hù)人們賴以生存的生態(tài)環(huán)境。

3新型煤化工廢水處理現(xiàn)狀及問題

傳統(tǒng)和新型的煤化工的廢水主要分為兩類，一是無機物含量高的高鹽類無機廢水，另一種是有機物含量高的廢水。

針對無機廢水來說，通常采用的是低鹽廢水混入+濃鹽水處理+高度濃鹽水固化的處理方法，經(jīng)過預(yù)處理的廢水再通過采用過濾、超濾、蒸發(fā)塘蒸發(fā)等機械手段使得鹽分結(jié)晶。

針對有機廢水來說，一般是采取物理化學(xué)處理+微生物方法處理+后續(xù)處理三個層次進(jìn)行凈化，先將廢水進(jìn)行預(yù)處理，將水質(zhì)中有害于后續(xù)微生物處理的毒害物質(zhì)去除掉，一般包括酚類、氨類、硫類、氰類等物質(zhì)。這些物質(zhì)濃度過高會導(dǎo)致微生物的死亡，當(dāng)廢水中這些毒害物質(zhì)達(dá)到微生物降解處理的標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)入生物處理階段，選取合適的菌種，經(jīng)處理還有不能被降解的有機物的，再采取特定的方法將水體中少數(shù)物質(zhì)除去。

雖然目前煤炭化工行業(yè)污水處理方法十分先進(jìn)，但煤化工的廢水成分十分復(fù)雜，很難明晰廢水的成分。在分析水質(zhì)時，通常會用COD、酚等化合物的含量作為指標(biāo)，對于離子成分等缺乏相應(yīng)的定量標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)處理效果不佳，導(dǎo)致進(jìn)入微生物處理的水質(zhì)波動范圍太大，使得微生物的生長環(huán)境不好，深度的后續(xù)處理方法較少，成本很高等。

4煤化工廢水的處理技術(shù)

4.1預(yù)處理技術(shù)

煤化工廢水首先需要進(jìn)行預(yù)處理，由于廢水中含有高濃度的難降解、有毒污染物，會對生物活性形成嚴(yán)重的抑制作用。通過使用物理和化學(xué)方法去除煤化工廢水中酚、氨、硫化氫、脂肪酸等有毒的污染物，可為下一步的生物處理創(chuàng)造適宜的環(huán)境，提高廢水的可降解性。預(yù)處理技術(shù)一般包含脫氮除酚工藝、除油技術(shù)、混凝和吸附法等。

目前煤化工企業(yè)普遍采用溶劑萃取脫酚和蒸氨組合工藝，這能夠較大程度地降低廢水的酚氨含量。但在此過程中，以低壓蒸汽和中壓蒸汽的形式處理廢水，能耗相對較高，無法實現(xiàn)廢水處理的經(jīng)濟效益。Cui P等針對加壓固定床氣化工藝排放的高濃度酚、氨廢水，提出了溶劑回收系統(tǒng)熱整合的廢水處理工藝，通過使用蒸餾塔塔頂?shù)娜軇┱羝訜崞崞鞯娜軇﹣韺崿F(xiàn)熱整合，在不同的操作壓力下，分析了兩種熱整合工藝，不但提高了酚和氨的去除率，并且能耗比常規(guī)工藝降低了18%左右，具有良好的應(yīng)用前景。煤焦油廢水需要經(jīng)過除油處理，近年來，我國含油廢水除油一般采用物理法。例如：（1）重力分離法利用油和水的不溶性進(jìn)行分離；（2）氣浮法利用油珠附著于大量微小氣泡從水里分離出來，從而達(dá)到去除污油的目的；（3）旋轉(zhuǎn)分離法利用離心沉降原理，實現(xiàn)污油與廢水的分離；（4）聚結(jié)法原理與重力分離法相似，但通過使用油水分離器將油和水進(jìn)行分離。

4.2煤化工廢水生化處理工藝

與煤化工廢水物化處理工藝，生化處理工藝操作流程比較簡單。在煤化工企業(yè)中，生化處理工藝主要分為兩種，分別是組合工藝法與活性污泥法等，其中，活性污泥法的應(yīng)用效果比較好。通過運用合理的活性污泥法，能夠保證煤化工廢水中的污染物指標(biāo)不斷下降，提升廢水的處理效果。但是，活性污泥法有一定的局限性，在實際工作中，要結(jié)合煤化工廢水污泥含量，改進(jìn)活性污泥法，進(jìn)一步提升煤化工廢水的總體處理效果。

另外，由于煤化工企業(yè)中的廢水排放量不斷增多，廢水中的有機難降解物質(zhì)含量越來越高，在一定程度上增加了煤化工廢水處理難度，因此，相關(guān)設(shè)計人員要結(jié)合煤化工中水處理工藝的應(yīng)用情況，不斷優(yōu)化活性污泥法，保證煤化工廢水得到更好的排放。

4.3煤化工廢水處理重點科研項目研究內(nèi)容

當(dāng)前國家科技部支持且正在執(zhí)行的煤化工廢水獨立主題的科研項目有兩個：①2015年5月啟動的“863”課題“固定床氣化廢水處理及利用關(guān)鍵技術(shù)與示范”；②2016年9月啟動的“十三五國家重點研發(fā)計劃”“煤轉(zhuǎn)化廢水近零排放及資源化關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”。主要研究內(nèi)容包括：典型固定床氣化廢水水質(zhì)特征及影響因素研究；固定床氣化含酚廢水新型高效絡(luò)合萃取脫酚技術(shù)；脫酚蒸氨出水臭氧催化氧化-紫外芬頓氧化復(fù)合處理提高廢水可生化性；亞硝化脫氮載體生化處理技術(shù)研究；研究煤化工過程廢水處理與利用的新途徑；研發(fā)高濃度有機廢水制水煤漿技術(shù)；研究低損高效酚萃取劑，開發(fā)酚氨的協(xié)同脫除過程強化方法及脫除工藝；開發(fā)生物與化學(xué)協(xié)同、催化氧化深度處理難降解有機物技術(shù)研發(fā)高性能、長壽命適于含鹽廢水濃縮的膜材料、工藝及裝備；研發(fā)適于高含鹽廢水的COD降解及重金屬脫除、分質(zhì)結(jié)晶分鹽技術(shù)與工藝。

4.4加大對煤化工企業(yè)水源的保障力度

我國計劃到2020年實現(xiàn)規(guī)劃的3000萬t煤制油，500億m3的煤制氣工程。發(fā)展煤炭化工行業(yè)，煤和水是其中最為重要的兩個自然因素，而我國煤炭和水資源的分布卻是相向而行的，煤炭資源大部分都分布在水資源稀少的北方山西、內(nèi)蒙古等地區(qū)，一個大型的煤化工項目往往要消耗數(shù)千萬至上億立方米的水。針對我國煤炭產(chǎn)區(qū)大多分布于北方干旱少雨地區(qū)，水資源缺乏的特點，在廠區(qū)建設(shè)時就應(yīng)該對水源有著充分估計，煤化工中每生產(chǎn)1t的產(chǎn)品，要用到10t以上的水，在采用地表水地下水的同時，注意對天然降水、礦區(qū)排水和礦井廢水的利用，全力調(diào)配水資源。同時要注意企業(yè)內(nèi)部水資源的循環(huán)利用，廠區(qū)要建有備用水庫，預(yù)留更多優(yōu)質(zhì)水源，保障生產(chǎn)用水的穩(wěn)定供應(yīng)。

4.5尋找研發(fā)新型有效的污水處理微生物

要進(jìn)一步加強微生物處理中菌種的研發(fā)工作，尋找更高效、適應(yīng)能力更強的菌種，同時改善反應(yīng)器皿，提高生物處理的效果?？梢酝ㄟ^自然篩選以及基因工程技術(shù)的手段，培養(yǎng)出更加廣泛和單一針對的微生物，提高處理效率。

結(jié)語：

鑒于煤化工廢水具有高度復(fù)雜的難降解性，即使經(jīng)過幾十年的努力，特別是在“零排放”被確定為最終目標(biāo)的情況下，以經(jīng)濟有效和環(huán)保的方式處理這類廢水仍具有挑戰(zhàn)性。在實際工作當(dāng)中，要不斷學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)的煤化工水處理工藝設(shè)計知識，提升自身的專業(yè)技能，從而推動煤化工企業(yè)能夠更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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