煤氣化廢水處理工藝淺析

張波慧

摘 要：我國(guó)在推行新型煤化工產(chǎn)業(yè)建設(shè)中，也逐步加強(qiáng)了煤氣化技術(shù)的使用，但是煤氣化過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量廢水，如果不重視廢水處理，很容易對(duì)環(huán)境帶來(lái)污染。本文基于煤氣化廢水來(lái)源特點(diǎn)，在討論各種處理現(xiàn)狀與研究方向的同時(shí)，提出了深度處理構(gòu)建思路，僅供參考。

關(guān)鍵詞：煤氣化;廢水處理;工藝現(xiàn)狀;研究方向

1 煤氣化廢水來(lái)源特點(diǎn)

煤氣化廢水是廢水的一種，主要是在生產(chǎn)煤氣或天然氣的階段產(chǎn)生的，通常來(lái)源于冷凝、洗滌與分餾工段，含有較大含量污染物、油、酚類，氨氮濃度也相對(duì)較高，毒性較強(qiáng)。由此可以看出，煤氣化廢水的主要特點(diǎn)，包括濃度大、污染性和毒性強(qiáng)、降解難度大[1]。

煤氣化廢水的另一顯著特點(diǎn)為，各企業(yè)在原煤成分與氣化工藝上差別較大。德士古氣化工藝在廢水量的產(chǎn)生，以及污染程度上都較低，但是相較于魯奇氣化工藝，不具備較強(qiáng)煤種適應(yīng)性。與之相對(duì)的，魯奇氣化工藝會(huì)帶來(lái)較大污染程度的廢水，尤其是魯奇氣化工藝生成的廢水中，酚含量較多，處理難度更大，運(yùn)行成本同樣很高。在煤種的應(yīng)用上，氣化工藝如果選擇煙煤與褐煤為原料，相較于焦炭和無(wú)煙煤會(huì)帶來(lái)更大污染?；诖?，如果煤氣化工藝和煤種不同，則煤氣化廢水處理工藝也會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生變化。

2 煤氣化廢水處理應(yīng)用現(xiàn)狀和研究方向

2.1 物化預(yù)處理工藝

煤氣化廢水中存在的氨、酚濃度，大大超出了生化處理的標(biāo)準(zhǔn)，因此，預(yù)處理的本質(zhì)要求，就是脫酚除氨，從而達(dá)到降低后續(xù)生化處理單元負(fù)荷的目的，提升生化處理效果。對(duì)于煤氣化廢水中存在的不同種類成分，預(yù)處理在方式上也會(huì)有所不同。如果處理對(duì)象為酚類污染物，則以水蒸氣脫酚法、溶劑萃取脫酚法為主。具體而言，水蒸氣脫酚法相對(duì)簡(jiǎn)單，可以將廢水中存在的揮發(fā)性酚類，通過(guò)蒸汽實(shí)現(xiàn)含酚蒸汽的分離，之后讓蒸汽與鈉堿溶液充分反應(yīng)，產(chǎn)生酚鈉鹽溶液，利用酸中和方式進(jìn)行提純回收;溶劑萃取法則是在萃取劑高分配系數(shù)基礎(chǔ)上，令酚轉(zhuǎn)到萃取劑中，達(dá)到分離酚的效果。鑒于廢水中含氨較多，而水蒸汽提純方法可以分離氨，因此水蒸汽提純法應(yīng)用相對(duì)廣泛。分離廢水中油類物質(zhì)，則通常以氣浮法和隔油池分離法為主[2]。

2.2 生化處理技術(shù)

當(dāng)前技術(shù)發(fā)展背景下，在煤氣化廢水生化處理工藝上，通常有序批式活性污泥法（SBR）與厭氧--缺氧--好氧組合工藝（A-A/O）。

SBR的工作原理為間歇曝氣方式，主要是采用時(shí)間分割操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間分割的替代，達(dá)到穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)的理想狀態(tài)，具備運(yùn)行間歇性與有序性。該工藝欲提升凈化效果，主要是通過(guò)凈化池厭氧好氧狀態(tài)的變換實(shí)現(xiàn)的，而且凈化池內(nèi)部的處理水，可以稀釋緩沖煤氣化廢水，耐沖擊負(fù)荷較好，另外還有工藝操作簡(jiǎn)便，成本可控的優(yōu)勢(shì)。

A-A/O工藝則具備較高脫氮效率，可以形成類似生物選擇器效果，使污泥沉降性能得到改善，而且也可以補(bǔ)償硝化過(guò)程中的堿含量。但是A-A/O工藝的缺陷同樣不容忽視，例如需要對(duì)污泥回流系統(tǒng)與混合液回流系統(tǒng)進(jìn)行分別設(shè)置，會(huì)消耗巨大動(dòng)力[3]。

3 煤氣化廢水深度處理思路構(gòu)建探索

煤氣化廢水在生化處理過(guò)后，會(huì)減少大部分有機(jī)污染物、氰化物、氨氮等，但是其中還會(huì)存在一些難于被降解的污染物，這些污染物會(huì)對(duì)生化處理出水色度產(chǎn)生影響，難以達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，同樣無(wú)法進(jìn)行廢水回收，因此需要進(jìn)行一定程度深度處理?，F(xiàn)階段，煤氣化廢水深度處理工藝，主要以混凝沉淀法、吸附法、固定化生物技術(shù)與超濾反滲透等相關(guān)技術(shù)為主。

3.1 混凝沉淀法

傳統(tǒng)去除懸浮物的方式，以反應(yīng)沉淀工藝為主，常規(guī)反應(yīng)沉淀、澄清技術(shù)會(huì)對(duì)濾池造成較大壓力，生產(chǎn)成本較高。近些年，有人在此基礎(chǔ)上提出了高?；炷恋砑夹g(shù)，也就是在混凝沉淀池內(nèi)部，進(jìn)行折板、斜管、多孔網(wǎng)格的布置，利用微渦的高強(qiáng)度，提升混合均勻性，使反應(yīng)速率提升;利用多層網(wǎng)格對(duì)水流剪切力與湍動(dòng)度進(jìn)行控制，使密實(shí)礬花容易沉淀。除此之外，應(yīng)用高效小間距復(fù)合斜板沉淀設(shè)備，可以令上升流速達(dá)到3m/s左右，不出現(xiàn)堵塞問(wèn)題，以保證在各個(gè)階段不會(huì)對(duì)排泥產(chǎn)生障礙，提升出水水質(zhì)，出水濁度可以降至低于3度的標(biāo)準(zhǔn)[4]。

3.2 吸附法

吸附屬于傳質(zhì)過(guò)程的一種，由于未能百分之百發(fā)揮物質(zhì)表面分子對(duì)物質(zhì)外部的作用力，因此液體與固體表面可以對(duì)其他類型液體與氣體，產(chǎn)生較強(qiáng)吸附作用，而且表面積越大，吸附能力就越大，這也是工業(yè)生產(chǎn)上，利用表面積較大的物質(zhì)進(jìn)行吸附的原因，常見(jiàn)的水膜、活性炭等。吸附法通常以多孔性固體為主，用固體表面吸附廢水中的污染物質(zhì)，達(dá)到分離效果。吸附法具備能耗較低、操作方便、污染物去除效果較好等優(yōu)勢(shì)，但是通常會(huì)耗費(fèi)較多吸附劑，再生費(fèi)用難以有效控制，因此應(yīng)重視物美價(jià)廉吸附劑地開(kāi)發(fā)工作[5]。

3.3 固定化生物技術(shù)

固定化微生物技術(shù)也是近些年應(yīng)運(yùn)而生的新技術(shù)之一，該技術(shù)最大的創(chuàng)新性，體現(xiàn)在可以在固定優(yōu)勢(shì)菌種時(shí)自由選擇。被固定之后的細(xì)胞，明顯提升了抗毒性。固定化生物技術(shù)可以令生物反應(yīng)器之內(nèi)的微生物細(xì)胞純度與濃度得到顯著提升，保持菌種數(shù)量，產(chǎn)生污泥較少，不會(huì)阻礙反應(yīng)器內(nèi)部的固液分離反映，在氨氮去除與有機(jī)物降解上優(yōu)勢(shì)相對(duì)明顯。相關(guān)研究資料顯示，好氧生物流化床法，在融合了固定化微生物技術(shù)后，對(duì)煤氣化廢水進(jìn)行處理，在污染物去除率上，CODC可達(dá)98.6%、氨氮99.8%、揮發(fā)酚99.6%、懸浮物56.3%，而且效果相對(duì)穩(wěn)定。但是鑒于菌種種類不同時(shí)，在不同物質(zhì)氧化分解效率上差異相對(duì)明顯，實(shí)際情況的煤氣化廢水成分復(fù)雜程度較高，因此在針對(duì)實(shí)際廢水進(jìn)行處理時(shí)，如果只采用單一菌種，則效果往往不盡人意?，F(xiàn)階段，煤氣化廢水中含有較多污染物成分的現(xiàn)象，已經(jīng)引起了相關(guān)人員的注意，未來(lái)的研究?jī)?nèi)容，將傾向篩選成本更低的菌種，強(qiáng)化工程菌株的多樣化功能方面。

3.4 超濾反滲透等膜處理技術(shù)

當(dāng)前技術(shù)研發(fā)背景下，雙膜技術(shù)是研發(fā)熱點(diǎn)之一，該技術(shù)也是工程預(yù)處理方法之一。具體而言，超濾可以使廢水中的有機(jī)物含量降低，防止反滲透膜受到污染，使膜的使用壽命進(jìn)一步延長(zhǎng)，令膜工程成本投入更加可控。除此之外，反滲透膜還能進(jìn)一步起到良好脫鹽效果。需要注意的是，雙膜技術(shù)成本相對(duì)較高，因此迫于資金壓力，很多企業(yè)并不會(huì)主動(dòng)使用雙膜技術(shù)。未來(lái)的研發(fā)重點(diǎn)，應(yīng)放在降低雙模技術(shù)成本投入的方面[6]。

4 結(jié)論

煤氣化廢水中污染物較多，處理難度偏大，而且每種處理方法都是優(yōu)劣勢(shì)并存，在具體處理上，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，選擇處理工藝最優(yōu)解，達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]任源，韋朝海，吳超飛，吳錦華，譚展機(jī).生物流化床A/O2工藝處理焦化廢水過(guò)程中有機(jī)組分的GC/MS分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26（11）：1785-1791.

[2]謝成，晏波，韋朝海，吳超飛，任源，劉顯清.焦化廢水Fenton氧化預(yù)處理過(guò)程中主要有機(jī)污染物的去除[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（7）：1101-1106.

[3]王東，王小東，朱引，沈斐，李激，王碩.生物吸附-多級(jí)A/O-活性焦組合工藝對(duì)污水中氮磷及有機(jī)污染物的去除[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2018，12（7）：1907-1916.

[4]徐春艷，賈勝勇，韓洪軍，劉瀟，莊海峰，趙茜，周志遠(yuǎn).鄂爾多斯能源化工有限公司煤氣化廢水處理工程調(diào)試[J].中國(guó)給水排水，2014，30（18）：145-148.

[5]滕濟(jì)林，姜艷，曹效鑫，苗文華，李若征，杜明生，郭雷雷.粉末活性焦強(qiáng)化A/A/O工藝處理煤氣化廢水的中試研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，34（5）：1249-1255.

[6]仝坤，藺愛(ài)國(guó)，宋啟輝，胡琳，王東，孟曉捷.LC-OCD分析活性焦吸附-生物降解去除稠油廢水中DOC的歷程[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2015，9（11）：5432-5438.