探討高效混凝沉淀技術(shù)在煤化工廢水處理中的應用

邢 超

（華陽新材料科技集團有限公司，山西 陽泉 045000）

煤在高溫干餾、煤氣凈化以及化工產(chǎn)品精制過程中所產(chǎn)生的廢水都被稱為煤化工廢水。部分煤化工企業(yè)在實際的經(jīng)營過程中，將未經(jīng)過處理的煤化工廢水或者經(jīng)過處理而不達標的廢水進行直接排放，這一行為不但會造成嚴重的環(huán)境污染問題，還會對周圍民眾的生命健康造成嚴重威脅，也會導致水資源的大量浪費，這就使得煤化工企業(yè)水資源短缺的問題日益嚴重。高效混凝沉淀技術(shù)作為一項新興技術(shù)，通過對以往技術(shù)的改進和優(yōu)化，在實際的應用過程中包括多種設(shè)備以及工藝，經(jīng)過實踐研究表明這項技術(shù)的有效應用可以保證煤化廢水的處理效果可以得到顯著提升，應用推廣價值顯著。

1 煤化工廢水的類型以及特性分析

煤炭焦化、煤氣化以及煤液化這三個過程作為煤化工發(fā)展過程中的關(guān)鍵，因此在對煤化工廢水的分類就可以根據(jù)三個過程，將煤化工廢水主要分為煤氣化廢水、煤液化廢水以及焦化廢水。

1.1 煤氣化廢水分析

煤氣化過程主要是指將有關(guān)原材料放于煤氣發(fā)生爐中，在特定溫度以及壓力的情況下在其中加入氣化劑，保證通過這些因素的共同作用完成煤氣的生成。煤氣化廢水主要是指在氣化爐進行煤氣以及天然氣制作中所產(chǎn)生的廢水，其中洗滌、冷卻以及分餾作為產(chǎn)生廢水的三大主要階段。對這部分廢水進行研究就可以發(fā)現(xiàn)，其污染物濃度非常高，并且廢水中酚類以及油質(zhì)的濃度較高。這類廢水中成分進行研究就可以發(fā)現(xiàn)，在其中存在大量的有毒以及抑制性物質(zhì)，在生化處理過程中處理難度很大，這部分廢水是非常典型的高濃度、高污染的有毒廢水，同時這部分廢水也是降解難度極大的煤化工廢水。

1.2 煤液化廢水分析

煤液化過程可以分為直接性液化以及間接性液化這兩種，其中煤直接液化主要就包括將破碎煤粉以及溶劑和催化劑進行配置，從而形成油煤漿，并且將油煤漿和氫氣共同放入反應容器中，從而保證反應物在特定條件下完成裂解和加氫等反應，在反應完成后進行分離。這時重質(zhì)油會直接返回到配煤漿中，其中的輕質(zhì)以及中質(zhì)油經(jīng)過加工后會制成柴油以及汽油，其中還存在著液化殘渣，就可以進行氣化以及發(fā)電。其中煤的間接液化主要將煤炭置于高溫環(huán)境下，保證煤能和氧氣以及水蒸氣可以反應充分，有效保證煤炭全部汽化，從而有效轉(zhuǎn)化為合成氣，最終在催化劑的不斷作用下形成合成液體，其中煤液化廢水主要是在這一過程中所產(chǎn)生的廢水，同時這部分廢水中具有溶解固體高以及有機物低，污水成分比例不確定等特點，這部分廢水還有著污染物濃度較高難以降解等特點，逐漸成為煤化工廢水處理的一大難點。

1.3 焦化廢水分析

煤炭焦化過程主要是指煤在處于空氣隔絕情況下，受熱發(fā)生分解成為煤氣以及焦油或者粗苯和焦炭的這一過程，同時這也就是所謂的煤干餾過程。焦化廢水的形成主要包括，在進行煤炭煉焦以及煤氣凈化和相關(guān)化工產(chǎn)品的回收制作中，這一過程所產(chǎn)生的廢水，這部分廢水排放量較大并且成分比較復雜，同時對這部分廢水成分進行分析就可以發(fā)現(xiàn)，其中含有油質(zhì)以及各種復雜環(huán)化合物，這些物質(zhì)很難進行生物降解，并且其中還存在聯(lián)苯和萘等各類多環(huán)芳香化合物，容易造成嚴重的環(huán)境污染。在對焦化廢水的有機成分析中，其中大多酚類以及苯類化合物在好氧狀態(tài)下可以進行緩慢的生物降解，但是聯(lián)苯類以及喹啉類化合物生物降解的難度極大，并且這些難以進行生物降解的雜環(huán)化合物以及多環(huán)芳香化合物極其不穩(wěn)定，通常情況下容易突變，從而具有極大的危害性，因此這也就使得在進行煤化工廢水的處理過程中焦化廢水的良性處理已經(jīng)逐漸成為關(guān)鍵內(nèi)容。

2 高效混凝沉淀技術(shù)分析

2.1 高效混凝沉淀技術(shù)的工藝流程以及工作原理分析

藥劑混合、絮凝反應與沉淀分離作為高效絮凝沉淀技術(shù)在實際應用中的三個主要步驟，其中混合部分也可以被稱作這一過程的初級凝結(jié)，這一過程也是相關(guān)混合劑的水解產(chǎn)物在煤化工廢水中的擴散過程，在這一過程中廢水中的膠體顆粒會被有效地脫穩(wěn)凝聚，這一過程也是影響絮凝效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，還能有效節(jié)約相關(guān)藥劑的投入量。其中廢水中微小顆粒的良好接觸以及碰撞可以有效保證絮凝效果，同時在絮凝池端流有效增加微渦旋比例，可以保證顆粒之間的碰撞次數(shù)能得到充分提升，這對改進整體的絮凝效果具有重要幫助。在實際的應用過程中，可以選擇增設(shè)絮凝池流動通道上面小孔眼格網(wǎng)的方式有效達到這一目的。

在以往的沉淀理論中部分研究人員認為斜板以及斜管沉淀池的水流處在層流狀態(tài)時，實際上斜管間較大顆粒在發(fā)生沉淀時會和廢水出現(xiàn)相對運動，這時就會出現(xiàn)較小漩渦從而出現(xiàn)水流脈動。這些脈動會對不完全較小顆粒的沉淀過程發(fā)生影響，甚至會影響到最終的出水水質(zhì)，這就要求在高效絮凝設(shè)備上可以選擇采用較小間距的斜板沉淀裝置有效解決這一問題。

2.2 高效混合技術(shù)分析

在采用高效混凝技術(shù)進行煤化工廢水的處理中，亞微觀擴散作為反應中驅(qū)動反應的主要動力來源，這一過程的傳質(zhì)過程需要克服很大的阻力，為了有效解決阻力問題，充分利用微渦旋得離心慣性效應對解決這一問題有重要幫助。這就需要微渦旋具有一定的強度以及比例，這樣才能保證亞微觀擴散的速率能得到有效提高。這樣通過高效混凝技術(shù)的有效應用，就可以保證廢水中的膠體顆粒能實現(xiàn)在極短的時間內(nèi)完成充分脫穩(wěn)并凝結(jié)聚集，保證凝聚效果能得到逐漸提高，這對節(jié)省藥劑的使用具有的重要作用。高效混凝技術(shù)在實際的應用中，由于具備很高強度的微渦旋性能，可以從而保證混合效果能得到充分提高，這是傳統(tǒng)工藝在實際中所難以達到的。

2.3 高效絮凝技術(shù)分析

在進行煤化工廢水的處理中，絮凝作為整個過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，絮凝過程效果與出水的水質(zhì)有著決定性影響，采用傳統(tǒng)工藝進行煤化工廢水的處理過程中，廢水需要在相關(guān)設(shè)備中靜置20 min～30 min 左右，但是絮凝之后的水體中還存在很多小顆粒，這些小顆粒未得到充分絮凝，從而導致整體的絮凝效果難以達到預期。近些年來隨著高效混凝沉淀技術(shù)的逐漸應用，很多新型的反應設(shè)備被應用于廢水，從而保證絮凝效果能得到很大程度的提升。這項技術(shù)在實際的應用過程中，湍流作用形成的微小渦流作為絮凝作用的動力來源，在應用中微小渦流所產(chǎn)生的離心慣性效應，通過對這項原理的有效應用，就可以有效提高絮凝池中水體的湍流渦旋的強度以及比例。與此同時，可以保證絮凝流動通道上湍流微渦旋的比例能得到有效提升，這種方式在實際的應用過程中，主要是有效增加顆粒相互碰撞的次數(shù)，從而保證湍流微渦旋比例能得到有效提升。高效混凝沉淀技術(shù)在煤化工廢水處理中的有效應用，由于其具有優(yōu)異的絮凝作用，可以保證整體的反應時間能縮短到5 min～10 min 左右。

2.4 高效沉淀技術(shù)分析

在采用傳統(tǒng)水處理工藝進行煤化工廢水的處理中，設(shè)備體系規(guī)模較大，這就使得設(shè)備需要占據(jù)大量的土地，同時整體的廢水處理效率有所不足并且出水水質(zhì)不高。隨著斜板沉淀池以及斜管技術(shù)的技術(shù)不斷完善，這就使得沉淀效率得到了有效提高，但是煤化工廢水在低溫低濁期和高濁期過程中，整體的沉淀效果依然不理想，并且在這一過程中還容易出現(xiàn)污泥堆積嚴重的問題，使得出水水質(zhì)嚴重惡化。高效混凝沉淀技術(shù)在實際的應用過程中，通過對高效小間距復合斜板沉淀設(shè)備的有效應用，可以有效解決傳統(tǒng)工藝在應用中的相關(guān)問題，通過將沉淀池上升流速提高到2.5 mm/s～3.5 mm/s，極大程度地解決了排泥堵塞問題，為出水水質(zhì)提供了良好保障，使得出水水質(zhì)更加良好[1]。

3 高效混凝沉淀技術(shù)的具體應用分析

3.1 活性砂濾池混凝沉淀工藝應用分析

高效混凝沉淀技術(shù)在煤化工廢水處理的應用過程中，活性炭砂濾池沉淀工藝作為高效混合沉淀過濾技術(shù)的一種，這一工藝有著高度集成化的特點。其中活性砂濾池混凝沉淀系統(tǒng)在實際的應用過程中，主要由多個活性沙混凝沉淀過濾單元組成，近些年來在煤化工廢水處理中得到了廣泛應用。這一系統(tǒng)在實際的應用過程中包含著諸多優(yōu)點，其中第一大優(yōu)勢是應用投入成本低，由于這一系統(tǒng)在實際的應用過程中具有很高的集成度，這樣就可以很大程度的對空間進行節(jié)約，從而有效降低建設(shè)的投入成本。第二大優(yōu)勢是整體的廢水處理效率較高，其中主要包括這一系統(tǒng)在應用中不用停機切換啟動電動閥門，不需要反沖洗水泵，并且在實際的應用中可以進行全天的連續(xù)過濾，不需要對閥門和水箱進行沖洗，并且不需要對水泵風機進行反沖洗，保證在應用過程中可以很大程度的節(jié)約藥劑，最少可以節(jié)約30%的藥劑消耗。第三大優(yōu)勢是進水水質(zhì)范圍較寬，這項系統(tǒng)在實際的應用過程中對SS 含量小于150 mg/mL 的煤化工廢水可以進行直接進水，不需要對廢水進行預處理，從而能有效保證整體的廢水處理效率。同時在這項系統(tǒng)在實際的應用過程中整體的運維成本較低，主要就包括這一系統(tǒng)在應用中不存在任何的運轉(zhuǎn)部件，這就使得系統(tǒng)的故障發(fā)生率很小，在投入使用之后可以有效節(jié)省后期的運維管理成本。第四大優(yōu)勢是可以有效保證整體的出水水質(zhì)，保證出水水質(zhì)良好穩(wěn)定，同時還能實現(xiàn)高效出水。第五大優(yōu)勢是這一系統(tǒng)的水頭損失較小，與其他過濾池相比較就會發(fā)現(xiàn)，這一級系統(tǒng)的水頭損失大概0.5 m～1 m 之間，明顯低于其他濾池。最后一大優(yōu)勢是這一系統(tǒng)在實際的應用中，改建以及擴建比較方便，其中主要由于這一系統(tǒng)在設(shè)計中屬于模塊化設(shè)計，這就使得在對已有處理設(shè)備進行改建擴建時更加的方便快捷[2]。

3.2 星型鰭型絮凝器工藝應用分析

星型鰭型絮凝器在煤化工廢水的處理應用中，具有著絮凝效果優(yōu)異，整體絮凝效率較高，并且在實際的應用中具有節(jié)能、美觀，安裝方便、耐鹽腐蝕等優(yōu)勢，其中這一設(shè)備主要由改性聚氯乙烯材料制成。星型鰭型絮凝器在實際的應用過程中，其工作原理主要來自顆粒碰撞慣性理論以及邊界層分離理論。并且在進行隔板的設(shè)置中，需要保證其位置和絮凝池中水體流向平行，在進行翼片的設(shè)置中，需要保證其位置與水體流向垂直。經(jīng)過這樣的位置設(shè)置就可以保證水體在經(jīng)過之后會形成高頻譜渦旋，從而保證粒子的碰撞效率能得到有效提升，在絮凝器的尾部能形成致密的明礬顆粒，這些顆粒易于沉淀可以有效提高絮凝效果。星型鰭型絮凝器在實際的應用過程中，能夠保證為水體中的顆粒和藥劑創(chuàng)造良好的接觸環(huán)境，并且在實際的應用中能按照具體的絮凝要求從而對水體的水力流量和分級進行有效控制，這對控制水體微渦旋的形成以及控制分布密度、頻率具有重要幫助，從而能有效提高整體的絮凝效果。這一工藝在實際的應用中能對絮凝過程進行很好控制，保證在一般廢水的處理中能完全達到處理要求，同時在進行難處理廢水的處理中也能取得很好的處理效果[3]。

3.3 活性炭濾池工藝應用分析

活性炭過濾器在實際的應用過程中，通常采用底部錐斗的形式進行設(shè)計，從而保證原水能從下向上流經(jīng)活性炭層，從而實現(xiàn)邊進水邊反沖洗碳層，并且在應用過程中對很方便地就可以對反沖洗的強度以及時間進行調(diào)節(jié)?；钚蕴窟^濾器在實際的應用中，可以很大程度的對可溶性的污染物進行吸附。在進行活性炭過濾器的設(shè)計過程中，一定要特別注意停留時間的設(shè)計，其中主要就包括因為活性炭密度小并且易于流失，這就需要在設(shè)計中實現(xiàn)負荷速率表面的最大化?；钚蕴窟^濾器可以被廣泛應用于煤化工廢水的大部分廢水的處理過程，隨著活性炭過濾器這一工藝的廣泛應用，當活性炭吸附劑完成吸附作業(yè)后，在清理出來后還可以進行再生，這樣就可以保證活性炭吸附劑的消耗能得到有效解決[4]。

3.4 反硝化深床濾池工藝應用分析

反硝化深床濾池工藝在實際的應用過程中一種較為常用的污水處理工藝，這一工藝通過將過濾功能和生物脫氮功能的有機結(jié)合，這一工藝的深床主要由形狀和規(guī)格特殊的石英砂制成，深床在實際的應用中對NO3-N 和SS 具有很好的去除效果。反硝化深床濾池工藝在實際的應用中主要可以分為濾池布氣系統(tǒng)、濾池濾料和承托層、濾池反沖洗系統(tǒng)，同時還包括碳源投加系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)和驅(qū)氮系統(tǒng)這幾個部分。這項工藝在實際的應用過程中通過微生物膜效益能將硝態(tài)氮向氨氣轉(zhuǎn)化，在實際的應用過程中由于漂浮物不斷被截流，所以就會造成一定的水頭損失，所以就需要在實際的應用中就需要利用反沖洗將截留物去除，從而保證通過這一工藝在煤化工廢水處理中的應用，保證對煤化工廢水中的污染物進行有效去除[5]。

3.5 翻板濾池工藝應用分析

翻板濾池工藝最早來自于瑞士，其中這項工藝在實際的應用過程中，應用原理相對簡單并且整體建設(shè)投入較少，具有很好的過濾效果，截污能力很強，在傳入我國后被得到了廣泛的應用和推廣。這項工藝在實際的應用中，閉閥沖洗作為翻板閥濾池的沖洗方式，其中沖洗流程為首先進行氣沖，在氣沖完成后進行氣水聯(lián)合沖，最后進行單獨水沖，在實際的應用過程中不論采用哪種洗方式都不會對外排水。并且在完成全部的沖洗流程之后，只需要靜止幾分鐘就可以進行排水。所以這項工藝在實際的應用過程中可以有效解決濾料流失問題，并且這項工藝在設(shè)計過程中可以選擇從底部進水以及從上部出水的設(shè)計方式，其中這種設(shè)計被稱作反向過濾池設(shè)計。翻板濾池工藝在實際應用中，順著水流方向濾料的粒徑會逐漸變細，保證水體中懸浮物在濾床上的穿透深度能得到逐漸增強，有效提升濾料層的納污能力，使濾料層的水頭損失能得到有效緩解，同時還能有效延長濾池的工作周期，保證過濾狀態(tài)能更加的理想高效，因此近些年來這項技術(shù)被廣泛應用于煤化工廢水濾池的建設(shè)比及改造過程中[6]。

4 結(jié)語

煤化工廢水作為污染源的一種，假如對其處理不當不但會造成嚴重的環(huán)境污染同時還會導致資源大量浪費，所以對煤化工廢水進行有效的凈化處理，可以將其轉(zhuǎn)化為寶貴的水資源。高效混凝沉淀技術(shù)在進行煤化工廢水的處理中，有著處理高效、工藝簡單、容易操作、使用范圍廣并且運營成本低等特點，近些年來在我國煤化工廢水企業(yè)中得到了廣泛應用，對煤化工廢水的處理工作發(fā)揮了重要作用。