煤化工廢水處理技術(shù)探討

（新疆兵團(tuán)現(xiàn)代綠色氯堿化工工程研究中心（有限公司），石河子市，832000） 朱 靖 淡玄玄 原曉麗

煤炭多是我國(guó)能源組成特點(diǎn)，因此以煤為原料的化工產(chǎn)業(yè)占有整個(gè)化工產(chǎn)業(yè)的主流。發(fā)展煤化工，既能充分體現(xiàn)出煤炭的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)能緩解發(fā)展化工產(chǎn)業(yè)能源缺乏問(wèn)題，更能消耗產(chǎn)能過(guò)剩的煤炭，將其高效利用，這也是石油化工發(fā)展的有益補(bǔ)充。

近年，新型煤化工因來(lái)源豐富，得到了快速發(fā)展，但在煤化工產(chǎn)業(yè)快速和著重發(fā)展的同時(shí)，帶來(lái)了制約其發(fā)展的難題，如煤化工廢水。煤化工廢水的排放造成了環(huán)境的污染，給人們的生活環(huán)境帶來(lái)了不同程度的威脅，引起了人們的高度重視。文章以煤化工廢水污染為展開(kāi)點(diǎn)，以廢水處理技術(shù)為探討點(diǎn)，闡述處理技術(shù)以及應(yīng)用現(xiàn)狀，為煤化工廢水處理技術(shù)研究提供參考依據(jù)，也對(duì)煤化工廢水處理有一定的意義。

1 煤化工廢水污染現(xiàn)狀

煤化工生產(chǎn)以煤為原料，需要大量水作為生產(chǎn)中的公用介質(zhì)，在需要大量水的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，而廢水的處理成為煤化工生產(chǎn)中難克服的問(wèn)題之一。煤化工生產(chǎn)耗水量非常大，2019年產(chǎn)生約1.17億t，而截止目前廢水可能增加至4.75億。煤化工生產(chǎn)工藝主要為煤液化、焦化和氣化，而產(chǎn)生的廢水主要有3 種，分別為液化、焦化和氣化廢水[1-4]，具體見(jiàn)表1。由表1 可知，煤化工廢水污染現(xiàn)狀主要為來(lái)源多、水量大、污染物成分復(fù)雜、危害多和降解難等。

煤化工廢水如不經(jīng)過(guò)處理直接排放，不僅給人類的生活帶來(lái)危害，也會(huì)給煤化工產(chǎn)業(yè)持續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)限制。大量新鮮水的使用，大量廢水的不再處理循環(huán)使用，會(huì)使水資源越來(lái)越少，水資源的缺少，會(huì)造成煤化工生產(chǎn)需要的水量得不到保障，從而限制其持續(xù)生產(chǎn)和產(chǎn)能的擴(kuò)大，給企業(yè)的利益帶來(lái)一定的損失。因此，對(duì)煤化工廢水的處理，成為了煤化工行業(yè)的發(fā)展必須克服的難題。

2 煤化工廢水處理技術(shù)

按煤化工廢水的處理技術(shù)工藝原理分為生物法、化學(xué)法和物理法；按處理廢水順序分為預(yù)處理、生化處理和深度處理[5]；按廢水處理技術(shù)主要分為單一技術(shù)和多種組合技術(shù)。

2.1 預(yù)處理階段

煤化工廢水預(yù)處理階段主要采用物理法和化學(xué)法，其中物理法主要有隔油法、氣浮法、蒸汽法、過(guò)濾法、膜分離、磁分離、萃取法、物理吸附法等，化學(xué)法主要有微電解法、高級(jí)氧化法、Fenton 氧化法、沉淀法等[6]。

預(yù)處理階段主要去除油污、酚類、氨類、懸浮顆粒物和有毒有機(jī)物等，目的在于減少?gòu)U水中的可見(jiàn)雜質(zhì)和有毒有害物質(zhì)，利用在后期廢水處理地進(jìn)行。隔離法和氣浮法只要用于去除廢水中的油雜質(zhì)，隔油法又包含旋流分離型、重力分離型和聚結(jié)過(guò)濾型，氣浮法包含溶氣氣浮法和電解氣浮法。蒸汽法用于脫除廢水中的氨類，采用蒸汽換熱使氨氮化合物蒸餾，再分離后再利用。萃取法和吸附法主要用于廢水中酚類的脫除和吸附，采用試劑分解廢水中的酚類，然后使用萃取技術(shù)將酚和廢水進(jìn)行脫離，達(dá)到除酚的目的。沉淀法和過(guò)濾法主要去除廢水中懸浮顆粒，在固液分離的過(guò)程中，去除顆粒物。采用化學(xué)法用于處理廢水中的有毒有害有機(jī)物，對(duì)其進(jìn)行氧化處理，分離成小分子物質(zhì)，再做進(jìn)一步處理。

煤化工廢水在進(jìn)行預(yù)處理后，改善了廢水的水質(zhì)，將含酚類、氨氮化合物的含量降低97%以上，對(duì)有利于廢水的下一步生化處理。在單一處理技術(shù)熟練應(yīng)用的情況下，目前廢水預(yù)處理階段主要是對(duì)油、氨、酚類等物質(zhì)的聯(lián)合處理，將各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行合理配置，達(dá)到高效預(yù)處理的目的。

表1 煤化工廢水主要來(lái)源、特點(diǎn)、危害

表2 煤化工廢水處理技術(shù)分類

2.2 生化處理階段

該階段主要采用微生物對(duì)廢水污染物進(jìn)行分解處理，充分發(fā)揮微生物的新陳代謝能力。該階段主要包含好氧微生物處理、厭氧微生物處理、厭氧/好氧微生物處理、活性污泥法和生物膜法以及等[7]。生化處理階段主要去除廢水中難降解和無(wú)法降解的有機(jī)物。單一的微生物或活性污泥不能對(duì)廢水中的有機(jī)物做很好地處理，通常會(huì)采用訓(xùn)化微生物并將其加入至污泥中，培養(yǎng)具有定性分解有機(jī)物的微生物活性污泥，該方法的使用，能更好的處理廢水中的無(wú)法降解和難降解的有機(jī)物。

煤化工廢水經(jīng)預(yù)處理和生化處理階段后，仍含有難降解的有機(jī)物、大量的COD 和高含鹽等，還需進(jìn)一步處理至排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 深度處理階段

深度處理的方法有很多種，依據(jù)廢水的特征，進(jìn)行針對(duì)性處理，已達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。常用的方法主要有吸附法、膜分離法、混凝沉淀法、高級(jí)氧化法、固定生物技術(shù)法、催化氧化和臨界水氧化法等[8,9]。

深度處理過(guò)程中主要處理剩余難降解有機(jī)物，降低廢水中COD 和含鹽量等，在進(jìn)行廢水處理時(shí)，通常采用物理、化學(xué)和生物法相結(jié)合方式，采用簡(jiǎn)單、成本最低和效率最好的聯(lián)合技術(shù)，高效處理廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 煤化工廢水處理技術(shù)應(yīng)用

徐永波等[10]采用高級(jí)氧化組合方式處理高含量COD廢水，其中處理技術(shù)包含高鐵酸鉀氧化、鐵碳-芬頓、臭氧氧化的多種高級(jí)氧化技術(shù)。處理結(jié)果表明，COD 由含量 36 400mg/L 可以降解至3 280mg/L，去除率可達(dá)90.1%。

劉艷君等[11]采用超濾膜和反滲透膜處理技術(shù)對(duì)某化工集團(tuán)產(chǎn)生的化工廢水進(jìn)行處理研究，并回收利用。處理結(jié)果表明，廢水的電導(dǎo)率去除率可達(dá)98%以上，且處理系統(tǒng)對(duì)污染物去除效較好，排水可回收利用。

杜松等[12]采用臭氧氧化技術(shù)處理高壓反滲透濃鹽水廢水，研究了4 種不同活性成分的催化劑對(duì)臭氧氧化處理效果的影響。處理結(jié)果表明：Mn-MgO催化劑對(duì)COD的去除率高達(dá)70%左右，廢水色度也明顯降低。

齊亞兵等[13]采用苯酚模擬煤化工的酚類污染物，配制一定濃度的含酚廢水，進(jìn)行Fenton 氧化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，F(xiàn)enton處理技術(shù)對(duì)含酚廢水有一定的處理效果，可以作為含酚廢水處理技術(shù)的依據(jù)。

4 煤化工廢水處理技術(shù)存在問(wèn)題

今年，隨著環(huán)保問(wèn)題的嚴(yán)查，人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，企業(yè)對(duì)環(huán)保力度的投入也越來(lái)越多，然而仍沒(méi)有從根本上解決廢水的處理問(wèn)題。總結(jié)煤化工廢水處理技術(shù)在研究與實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題主要由以下幾點(diǎn)：

（1）煤化工廢水來(lái)源多，水質(zhì)復(fù)雜，其中含無(wú)法降解和難降解的有機(jī)物較多，導(dǎo)致無(wú)法從源頭查清污染物的種類，這給后續(xù)的處理過(guò)程帶來(lái)很多未知難題。

（2）處理技術(shù)的研究無(wú)法實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)室研究廢水的處理，采用模擬廢水，廢水成分單一，而實(shí)際排放的廢水成分復(fù)雜，導(dǎo)致在應(yīng)用中無(wú)法達(dá)到預(yù)期結(jié)果。

（3）處理技術(shù)單一。在處理成分復(fù)雜的廢水時(shí)，單一的技術(shù)無(wú)法徹底處理廢水中的污染物，而組合的工藝處理效果較好，但是高效的組合工藝，針對(duì)不同的廢水，不是一成不變的，還需在處理過(guò)程中進(jìn)行最適組合研究，該過(guò)程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

（4）經(jīng)濟(jì)成本。廢水處理是一項(xiàng)大工程，處理過(guò)程涉及多項(xiàng)流程，其設(shè)備、試劑、檢測(cè)儀器等較多，如果長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到處理效果，會(huì)給企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)壓力。

5 結(jié)論和展望

煤化工廢水的達(dá)標(biāo)排放，是每個(gè)煤化工企業(yè)的終極目標(biāo)。針對(duì)煤化工廢水處理技術(shù)存在的問(wèn)題，應(yīng)引起企業(yè)和研究者的關(guān)注。煤化工廢水的處理應(yīng)持續(xù)研究，并尋找出高效、成本低、易操作處理技術(shù)，并將一直作為企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，提高環(huán)保技能。