煤化工廢水中氨氮去除方法的研究及工程應(yīng)用

益寶亮 徐愛斌（新疆宣力環(huán)保能源有限公司，新疆 哈密839000）

1 煤化工廢水處理的研究意義

我國是煤炭大國，已探明煤炭儲量約占世界的15%，但是我國又是貧油的國家，石油儲量占世界的不到百分之三，這就決定了我國要把煤炭作為我國的主要能源。經(jīng)濟的發(fā)展對能源的需求量越來越大，我國少油少氣的矛盾也更加突出。近年來我國加大了可再生資源、油頁巖和頁巖氣等清潔能源的開發(fā)力度，但是受技術(shù)水平的限制還是沒法滿足社會和化工行業(yè)的需求量。為了保障我國的能源安全，發(fā)展煤炭行業(yè)是非常重要的。為了促進資源高效和清潔利用，我國出臺了一系列的政策發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，鼓勵投資煤炭加工轉(zhuǎn)化項目。發(fā)展以潔凈能源為目標(biāo)煤炭化工產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了煤炭行業(yè)發(fā)展的新趨勢[1]。

煤化工是將煤炭轉(zhuǎn)化為多種化學(xué)品和不同類型燃料的工業(yè)，煤化工主要產(chǎn)品有焦炭、合成氨、電石、煤制油、煤制烯烴和煤制醇醚等。煤化工產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了經(jīng)濟利益的最大化，在提高煤炭利用率的同時，減少了對環(huán)境的污染。但是煤化工產(chǎn)業(yè)會消耗大量的水資源，煤化工廢水屬于高污染水，它的組分非常復(fù)雜，不同工藝產(chǎn)生的煤化工廢水也會存在很大的差別，煤化工廢水通常都會含有大量的氨氮、氰化物、苯酚類等有毒有害物質(zhì)。由于煤化工廢水成分復(fù)雜、難于降解，導(dǎo)致煤化工廢水成為廢水處理方面的難題。

為了減少煤化工廢水對環(huán)境的污染，提高煤化工廢水的利用率具有重要的意義。當(dāng)前對煤化工廢水的處理方法有脫酚和蒸氨處理、物化預(yù)處理、生物處理以及混凝沉淀后排放等。脫酚和蒸氨處理可以回收煤化工廢水中的酚和氨物質(zhì)，降低出水毒性的同時提高經(jīng)濟效益；物化預(yù)處理可以去除石油類物質(zhì)及懸浮物；生物處理可以降解及脫氮工藝。

2 煤化工廢水的來源及特點

煤炭直接燃燒時，只有不到百分之三十的能量可以被利用，大部分能量被浪費。為了減少對石油資源的依賴，提高煤炭的利用率已經(jīng)越來越受到人們的重視，都開始開發(fā)研究煤炭轉(zhuǎn)化工藝。煤化工廢水主要是在煤炭加工利用過程中產(chǎn)生的廢水，它主要包括工藝廢水、鍋爐廢水和循環(huán)冷卻水等。由于產(chǎn)生煤化工廢水的工藝目標(biāo)和處理技術(shù)的不同，含有大量的無機鹽離子和有機物質(zhì)的煤化工廢水的處理難度非常大。下面介紹常見的并且主要的三種煤化工工藝以及廢水的來源和特點[2]。

首先，是煉焦廢水。煤制焦是指煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)榻固康倪^程，通常煤炭是在1000℃高溫、隔絕空氣條件下加熱，經(jīng)歷了一系列的物理變化、化學(xué)變化而生成焦炭的過程，該過程出了除了生成焦炭還可以生成包含幾百種有機化工原料的焦油。在煉焦過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水主要來自于蒸汽冷凝、煤氣初冷以及生產(chǎn)用水，在煤氣冷卻和煤干餾過程中會有大量的殘留在水體中，它是煉焦廢水的主要來源，占煉焦廢水總量的一半以上，它的水質(zhì)的好壞與煉焦工藝和原煤的種類、質(zhì)量關(guān)系密切。煉焦廢水中出了含有大量的氨氮、CODcr物質(zhì)，還含有大量的硫氰化物、氰化物顆粒物、酚類等污染物。

第二，是煤氣化廢水。煤氣化是指將煤炭原來的高分子固態(tài)物質(zhì)在特定的條件下，經(jīng)過一系列的物理變化、化學(xué)變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿託鈶B(tài)物質(zhì)的過程，在煤氣化過程中主要應(yīng)用“魯奇”、“德士古”、“殼牌”等三種工藝。煤氣化廢水的主要來源有煤氣洗滌廢水、煤氣冷卻廢水和煤氣分餾廢水，其中煤氣洗滌廢水是最主要的。煤氣化廢水是一種濃度高難于降解的有機廢水，含有大量的氨氮、氰化物、SS、揮發(fā)酚和多種環(huán)狀有機物。

第三，是煤制油廢水。煤制油是指以煤炭為原材料制取航空煤油和汽柴油的油品的過程。煤制油過程主要應(yīng)用直接液化工藝和間接液化工藝，直接液化工藝是指在高溫高壓條件下將煤漿加入氫裂解成液態(tài)烴的過程，而間接液化工藝是指將煤氣化產(chǎn)物合成液態(tài)油的過程。煤制油過程中需要消耗大量的水，煤制油廢水的特點為成分復(fù)雜、色度大、乳化程度高、難降解等，它含有大量的無機物和有毒有機化合物，無機物以氨氮、氰化物等為主，有毒有機化合物以含氮、硫的雜環(huán)類和苯系物為主。

3 煤化工廢水中氨氮去除方法的研究

通過對煤化工廢水的來源及特點的了解可以知道，煤化工廢水中含有大量的氨氮物質(zhì)，為了更好的除去煤化工廢水中的氨氮物質(zhì)，減少對環(huán)境的污染，通常采用分離技術(shù)、高級氧化技術(shù)、生物技術(shù)對煤化工廢水進行處理，下面詳細的介紹一下去除煤化工廢水中氨氮的方法[3]。

去除煤化工廢水中氨氮物質(zhì)通常采用生物法進行處理。生物法應(yīng)用于煤化工廢水處理具有很多優(yōu)點，它可以降低煤化工廢水中有機物的濃度，可以有效地去除氨氮、CODcr、BOD，是煤化工廢水達到排放標(biāo)準(zhǔn)，是煤化工廢水處理的核心工藝。生物法處理包括活性污泥法、生物脫氮工藝、生物強化技術(shù)等?；钚晕勰喾ㄅc普通活性污泥法相比，它去除煤化工廢水氨氮的效果更好，由于煤化工廢水中氨氮、氰化物的濃度較高會使微生物無法在這種環(huán)境中生存，為了改變這種情況可以通過氧化預(yù)處理、生物馴化措施、改進曝氣等方式來降低煤化工廢水的毒性、提高溶解氧濃度和微生物的耐受能力等，在經(jīng)過其它脫氮工藝處理就可以達到排放標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)煤化工廢水的特點可知，它含有大量的氨氮物質(zhì)，采用生物脫氨工藝對煤化工廢水是十分有必要的。生物脫氨工藝的核心控制不同階段池中氧氣的溶解量，從而對硝化和反硝化過程進行控制，有機物也可以被處理。厭氧好氧組合脫氮工藝當(dāng)前被廣泛應(yīng)用，除此之外還有同步硝化-反硝化技術(shù)和短程硝化-反硝化技術(shù)等[4]。

生物強化技術(shù)是指使用經(jīng)過特殊處理的微生物對煤化工廢水進行處理的技術(shù)，經(jīng)過特殊處理的微生物能夠提高處理的強度，煤化工廢水的處理效果會大大提高。在煤化工廢水中加入生物制劑或特殊的細菌，提高對煤化工廢水中氨氮、揮發(fā)酚及氰化物處理能力。

除此之外還可以對煤化工廢水采用氧化-還原法進行處理，這種方法也是在煤化工廢水處理中應(yīng)用較廣的方法，通過氧化劑或還原劑可以改變煤化工廢水中污染物的結(jié)構(gòu)，從而達到抑制生物生長或降低污染物毒性的目的，可以從根本上解決煤化工廢水毒性、色度等問題。氧化法通常用于處理難降解、有毒性的煤化工廢水，可以提高可生化性，與生物法結(jié)合可達到更好的處理效果，飲用水中含有微量有害物質(zhì)時也可以采用這種方法。

4 結(jié)語

我國的資源結(jié)構(gòu)決定了我國必須要利用好煤炭資源。為了提高煤炭資源的利用率，煤炭化工行業(yè)在我國越來越受重視。在煤炭化工行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的廢水對我國的環(huán)境影響較大。本文詳細的介紹了煤化工廢水處理的研究意義及其來源及特點，并提出了去除煤化工廢水中氨氮的方法，有效的解決了環(huán)境污染的問題。