煤化工廢水處理技術(shù)優(yōu)化研究

和鋒剛(山西潞安焦化公司，山西 長治 046000)

0 引言

我們都清楚煤化工廢水主要的來源就是煤化工企業(yè)，目前，我國使用的最多的處理煤化工廢水的方法就是生化方法。生化方法指的是利用生物對(duì)廢水中存在的苯類以及苯酚類的有害物質(zhì)進(jìn)行分解，但是使用這個(gè)方法，并不能完全處理好廢水，其中存在的吡啶類物質(zhì)等并不能被此方法解決。并且，根據(jù)相應(yīng)的研究數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)很多的企業(yè)并不能嚴(yán)格遵守國家的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廢水進(jìn)行處理，因此，這些企業(yè)所排放的污水中的顏色和濃度等指數(shù)都還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)標(biāo)的。因此，在我們對(duì)污水進(jìn)行處理時(shí)，需要有效的控制其中的CODcr含量，同時(shí)還需要盡可能的降解所存在的氨氣、氮?dú)獾龋@樣就能夠達(dá)到國家的要求，同時(shí)減少對(duì)于環(huán)境的污染，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 煤化工廢水的來源、組成及特點(diǎn)

1.1 煤化工廢水的來源

在煤化工企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，很多的階段都有可能產(chǎn)生廢水，其中，最常見的可以分為以下幾種情況。首先，在我們加工煤炭所使用的的化學(xué)過程里，大多是需要通過蒸汽加壓進(jìn)行的，在加壓過程結(jié)束后，由于水蒸氣的溫度快速降低會(huì)產(chǎn)生加冷凝的現(xiàn)象，廢水就會(huì)因此為產(chǎn)生，并且這個(gè)過程中所產(chǎn)生的的廢水一般含有較多的有害物質(zhì)，因此污染程度是較高的。其次，在我們使用煤液化的方法制油的過程中，一般都必須在過程中加入一定量的水，才能產(chǎn)生裂化反應(yīng)，在整體的反應(yīng)過程中間同樣也會(huì)導(dǎo)致廢水的產(chǎn)生。除此以外，在對(duì)煤進(jìn)行凈化的時(shí)候，同樣也會(huì)有大量的廢水產(chǎn)生。事實(shí)上，煤氣本身就含有較多的有害物質(zhì)，所以我們?cè)趯?duì)煤氣進(jìn)行加工處理的過程中，需要先對(duì)煤氣采取一定的凈化措施，在這個(gè)凈化的過程中也會(huì)導(dǎo)致一定量的廢水。

1.2 煤化工廢水的組成

要想對(duì)廢水進(jìn)行行之有效的處理，使其能夠達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，就要首先對(duì)廢水中含有哪些成分有一定的了解。根據(jù)一些研究數(shù)據(jù)和測量結(jié)果可以知道，煤化工廢水中含有很多的有害有機(jī)物，其中最為常見且含量占比較高的由以下幾種：COD、氨氮類物質(zhì)、酚類物質(zhì)等，這些物質(zhì)一旦被排放到自然環(huán)境中，就會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的污染。除此以外，煤化工廢水中還同時(shí)包含著大量濃度比較高的氨類、 氮類、硫類物質(zhì)，當(dāng)這些廢水被隨意排放后，其中的有害有機(jī)物就會(huì)被土壤吸收，因此，也會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，主要表現(xiàn)為，會(huì)導(dǎo)致土壤中所包含的各種元素含量產(chǎn)生較大的變化，變化后的土壤所具有的肥力會(huì)因此而降低。在目前的很多具體處理過程中，對(duì)某些煤化工企業(yè)處理后的廢水進(jìn)行收集檢測后，會(huì)發(fā)現(xiàn)這些經(jīng)過處理的廢水中依然還存在著大量的有害物質(zhì)，比如上文提到的CODcr、氨氮等物質(zhì)，除此以外，還存在著很多的酚類、氧、硫的雜環(huán)化合物等[1]。

1.3 煤化工廢水的特點(diǎn)

要想更有效的處理煤化工廢水，那就需要首先了解煤化工廢水的相關(guān)特點(diǎn)，這樣就可以清楚地了解處理過程的先后順序和難易點(diǎn)。首先，廢水降解程度低。在目前的很多煤化工企業(yè)中，因?yàn)樗捎玫牡牟牧陷^為豐富，所以在后續(xù)的加工過程中也可能產(chǎn)生各種不同的反應(yīng)，從而出現(xiàn)多樣的化合物，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)多種很難進(jìn)行降解的有機(jī)物，比如聯(lián)苯等，這導(dǎo)致廢水處理的困難程度進(jìn)一步加深。其次，廢水呈現(xiàn)的顏色較為明顯，同時(shí)也很渾濁。在整體的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)里，會(huì)運(yùn)用到多種的加工工藝類型，而在這所使用的每一個(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)產(chǎn)生不同類型的污染物，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。過程中同時(shí)還會(huì)造成很多的色素出。多種色素相混合，就會(huì)使得廢水比較渾濁，這在很大程度上使得廢水更難處理。最后，在廢水中含有一定量的污染物。這也是煤化工廢水最為明顯的特點(diǎn)，這是由于多個(gè)施工工藝綜合作用所導(dǎo)致的。因此煤化工廢水都很難進(jìn)行處理，處理中需要使用到多種不同的方法，對(duì)于人員和科技水平的要求都較高，一旦出現(xiàn)操作不當(dāng)，都可能影響都最后處理的有效性。

2 化工廢水處理現(xiàn)狀

現(xiàn)在我國所使用的處理煤化工廢水的技術(shù)通常是生化法，這種方法能夠有效的處理煤化工廢水中的苯酚類及苯類的有害有機(jī)物，但是對(duì)于吡啶類、吲哚類、咔唑類、喹啉類等一些難降解有機(jī)物的作用能以達(dá)到理想的效果，這樣就會(huì)導(dǎo)致處理后的煤化工廢水中的CODcr還是無法達(dá)到國家的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。并且大多的煤化工廢水在使用生化處理的方法后，還是存在的較為明顯的顏色同時(shí)較為渾濁，這是由于廢水中含有較多的生色團(tuán)和助色團(tuán)的有機(jī)物。所以，要將有效地對(duì)于這些煤氣化廢水進(jìn)行處理，使其能夠達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)或是能夠回收再利用，要實(shí)施的主要措施就是能夠減少CODcr、氨氮、色度和濁度等指標(biāo)。

3 化工廢水處理技術(shù)及優(yōu)化

在長久的發(fā)展過程中，專家們研發(fā)出了多種的煤化工廢水處理技術(shù)，這些技術(shù)都各有其優(yōu)缺點(diǎn)。簡單的生物氧化法處理后，排放的水中還是會(huì)存在較多的難降解有機(jī)物，并且COD值不能得到明顯降低，因此無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。而使用吸附法可以更直接的處理CODcr,然后卻會(huì)導(dǎo)致吸附劑再生和再污染。如果使用催化氧化法，可以有效的降解很多使用生物降解無法處理的有機(jī)物，但在生活中運(yùn)用卻要耗費(fèi)大量的成本。如果使用厭氧—好氧法，兩種方法綜合起來運(yùn)用時(shí)，可以將煤化工廢水得到符合標(biāo)準(zhǔn)處理效果，同時(shí)此種方法中耗費(fèi)的運(yùn)行管理和成本相對(duì)較低，因此這種方法是目前我國在處理煤化工廢水時(shí)主要選用的工藝。但如果廢水中含有的難降解物質(zhì)較多或是廢水的濃度較高時(shí)，單純的使用這種方法也難以實(shí)現(xiàn)理想的效果，還必須和催化氧化和混凝沉淀等方法綜合起來一起發(fā)揮作用。將各種行之有效的方法綜合使用，進(jìn)行煤化工廢水的處理是煤化工廢水處理技術(shù)的未來的研究趨勢(shì)。煤化工廢水治理工藝的設(shè)計(jì)思路大多是根據(jù)“物化預(yù)處理+A/0生化處理+物化深度處理”。

3.1 物化預(yù)處理

一般來說，常見的物化預(yù)處理方法通常有隔油、氣浮等。廢水中含有過多的油類會(huì)對(duì)之后的生化處理有很大的阻礙作用，而使用氣浮法對(duì)煤化工廢水進(jìn)行處理的主要目的和作用就是能夠去除廢水中的油類，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)回收再利用的可持續(xù)發(fā)展性，除此以外使用氣浮法還能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)曝氣的作用。氣浮法之所以能夠?qū)崿F(xiàn)除去煤化工廢水中的含油物質(zhì)的作用，是由于這個(gè)方法通過將空氣通入到煤化工廢水中，進(jìn)而在水中以較小的氣泡形式出現(xiàn)，能夠作為一定的載體，可以將煤化工廢水中所含有的油類中密度接近于水的微小物質(zhì)黏附在這些較小的氣泡上，這樣油類就可以和小氣泡一起漂浮在廢水的表面，這樣就能夠有效的去除煤化工廢水中的油類。要想使氣浮效果能夠更為明顯，我們一般會(huì)將氣浮法和其他方法結(jié)合起來一起使用，例如在廢水中投入定量的混凝劑等方法。

3.2 生化處理

在已經(jīng)完成對(duì)煤化工廢水的預(yù)處理后，通常會(huì)再運(yùn)用厭氧-好氧生物法(A/O工藝)再對(duì)其開展進(jìn)一步的加工處理。而煤化工廢水中大多存在著較多的多環(huán)和雜環(huán)類化合物，使用好氧生物法進(jìn)行處理后，出水中依然會(huì)含有較多的CODcr，因此檢測得出COD指標(biāo)還是并不能達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。我們通常所說的厭氧-好氧聯(lián)合生物法，主要時(shí)由于無論是單獨(dú)使用好氧還是單純使用厭氧技術(shù)對(duì)煤化工廢水進(jìn)行加工處理，都無法達(dá)到穩(wěn)定的達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。所以有效地將厭氧和好氧進(jìn)行聯(lián)合生物處理的方法開始引起研究人員的廣泛重視。在對(duì)煤化工廢水運(yùn)用厭氧酸化的方法進(jìn)行初步加工后，廢水中的大部分有機(jī)物都能夠得到有效的降解，這個(gè)過程能夠一定程度上確保之后所使用的好氧生物法對(duì)煤化工廢水進(jìn)行處理時(shí)，將廢水中的CODcr的去除率能夠達(dá)到90%以上。而廢水中含有的一些很難得到降解的有機(jī)物，例如萘、喹啉和吡啶等物質(zhì)，它們的去除率分別可以達(dá)到67%，55%和70%，但是如果使用單純的好氧法處理廢水，這些有機(jī)物得到降解后的去除率甚至無法達(dá)到20%。

根據(jù)這些數(shù)據(jù)，我們可以直觀的發(fā)現(xiàn)使用厭氧-好氧聯(lián)合生物法能夠更為穩(wěn)定且快速的達(dá)到理想的效果，使處理后的廢水能夠達(dá)標(biāo)[2]。

3.3 深度處理

在對(duì)煤化工廢水使用生化處理的方法后，得到的結(jié)構(gòu)中現(xiàn)實(shí)的CODcr、氨氮等濃度都有了大幅的減少，但還是存在著很多的難降解有機(jī)物，這就會(huì)讓的出水的COD、色度等指標(biāo)還是不能夠達(dá)到理想的效果。這一步稱之為深度處理，通常所使用的方法包括反滲透等膜處理技術(shù)混凝沉淀、吸附法催化氧化法及固定化生物技術(shù)等?；炷恋矸ㄊ抢盟袘腋∥锏目沙两的芰?，使它們由于重力的作用產(chǎn)生下沉現(xiàn)象，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)固液分離的功能。進(jìn)行這一過程的主要目的是除去懸浮的有機(jī)物，這樣就可以降低之后進(jìn)行的生物處理的有機(jī)負(fù)荷。在生產(chǎn)的過程中一般可以通過加入定量的混凝劑如聚鐵、鋁鹽、聚鋁和聚丙烯酰胺、鐵鹽等物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化沉淀效果的目的。

固定化生物技術(shù)是一種較為新型的技術(shù)，這種技術(shù)能夠挑選優(yōu)勢(shì)菌種使其穩(wěn)定，而將水中的有害有機(jī)物進(jìn)行去除。而這些穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)菌種會(huì)有更強(qiáng)的降解性，具體表現(xiàn)為對(duì)喹啉、異喹啉、吡啶的降解能力。

高級(jí)氧化技術(shù)：因?yàn)槊夯U水中所包含的酚類、多環(huán)芳烴、含氮有機(jī)物等有機(jī)物成分占比較大，而這些成分同時(shí)也是較難降解的，所以會(huì)較多的阻礙后續(xù)生化處理的效果。我們可以在進(jìn)行廢水處理的前期階段使用高級(jí)氧化技術(shù)中的催化氧化法，這個(gè)方法能夠有效的減少廢水中存在的COD，同時(shí)還可以增強(qiáng)廢水的可生化性。

吸附法：因?yàn)楣腆w表面通常都可以吸附水中溶質(zhì)及膠質(zhì)，所以如果廢水通過比表面積很更大的固體時(shí)，廢水中的含有的一些污染物都會(huì)被固體顆粒吸走上，這樣就能夠使廢水中的污染物質(zhì)減少[3]。

上述各種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。我們將這幾種方法綜合起來一起發(fā)揮作用的時(shí)候，才能夠有效地對(duì)煤化工廢水進(jìn)行有效地處理，降解其中的有害有機(jī)物，同時(shí)去除廢水中存在的各種雜物，實(shí)現(xiàn)達(dá)到我國規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)的目的。

4 結(jié)語

根據(jù)以上敘述我們可以得出，因?yàn)橄嚓P(guān)的環(huán)保政策不斷頒布并得以實(shí)施，人們對(duì)于環(huán)保的意識(shí)也逐漸增強(qiáng)，因此相關(guān)企業(yè)必須將化工廢水處理放在首要位置，有效地對(duì)其進(jìn)行處理。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新，根據(jù)廢水的特性不斷尋找高效、價(jià)格合適、環(huán)保等更優(yōu)的技術(shù)，將廢水處理后的指標(biāo)進(jìn)一步提高，不僅利國利民，而且會(huì)更好的服務(wù)于生產(chǎn)，意義重大。