深度水處理技術(shù)在煤化工廢水處理中的應(yīng)用研究

賀靜宜

（國能包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

煤化工廠的廢水，經(jīng)過了深度凈化以后，水質(zhì)情況明顯得到了改善，可以作為工業(yè)水進行循環(huán)應(yīng)用。近年來，隨著人們對環(huán)境要求的不斷提高，煤化工廠的處理廢水問題受到了廣泛關(guān)注，已經(jīng)影響了煤化工廠的生存，所以深度水凈化技術(shù)在煤化工廠廢水處理中具有非常重要的作用，為科學(xué)培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人才提供了一條重要路徑。[1]我國蘊含了豐富的煤炭資源，這些資源為我國的經(jīng)濟發(fā)展做出了重要貢獻，在一定程度上提高了我國的工業(yè)水平，在工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中促進了煤化工行業(yè)的發(fā)展，但是煤化工行業(yè)的發(fā)展也面臨著許多問題，比如環(huán)境污染問題和廢水問題，當(dāng)前廢水問題不斷加劇，已經(jīng)成為煤化工行業(yè)綠色發(fā)展的瓶頸了，因為煤化工行業(yè)在日常生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的廢水，這些廢水當(dāng)中會含有大量的有毒和有害物質(zhì)，并且污染物的種類也比較多、濃度也相對比較高，所以如何有效地降低成本、更好地處理廢水、減小對自然環(huán)境的影響是當(dāng)前應(yīng)當(dāng)重點研究的問題。我國的煤化工產(chǎn)發(fā)展較晚，為了快速地縮短與發(fā)達國家的距離，應(yīng)當(dāng)加強相關(guān)方面的研究，才能很大程度地提高煤化工廢水處理水平。

1 煤化工廢水特征和現(xiàn)狀分析

1.1 特征分析

現(xiàn)階段，我國煤化工生產(chǎn)活動過程中形成的廢水，有著較高濃度的煤氣洗滌廢水，這樣的情況占據(jù)了絕大多數(shù)，其中包含了酚類物質(zhì)、烷烴類物質(zhì)、芳香烴類物質(zhì)、氰類物質(zhì)等有毒有害物質(zhì)?；诂F(xiàn)有的技術(shù)水平，在煤化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水當(dāng)中，包含了絕大多數(shù)的有機污染物，這些都難以在自然環(huán)境中降解，在進行煤化工廢水處理過程中，會遇到許多的技術(shù)難題，這對我國的煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程造成了一定限制。[2]

在煤化工的生產(chǎn)技術(shù)中，對于煤化工廢水的處理和很多因素有關(guān)，其中就包括甲醇物質(zhì)因素、烯烴物質(zhì)因素、熱電技術(shù)因素、污水處理因素、凈水處理因素。

現(xiàn)代的煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，都是以煤炭作為主要原料的，在生產(chǎn)多種的清潔能源、基礎(chǔ)化工原料中，這些都可以運用到煤炭加工中，并轉(zhuǎn)化成為新的產(chǎn)業(yè)，具體包括煤制油和煤制天然氣以及劣質(zhì)煤分質(zhì)利用和煤制化學(xué)品等領(lǐng)域。我國的煤化工行業(yè)，近年來發(fā)展非常迅速，并且在技術(shù)等方面層取得了巨大進步，但是這個行業(yè)仍是一個高能耗的行業(yè)，也是高污染的產(chǎn)業(yè)，而煤化工企業(yè)都存在廢水排放比較嚴(yán)重的問題，而這一問題沒有很好地得到解決。在實際處理過程中，由于沒有足夠的空間可以容納這些多污水水源，因此要對廢水進行有效的處理，才能達到排放要求和標(biāo)準(zhǔn)。這些廢水的處理，也不能只是向外排放，要注重再生和利用，才能更好地解決這一問題。

1.2 現(xiàn)狀分析

由于煤化企業(yè)的污染問題不斷加劇，在這樣的情況下，促進了相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新。近些年來，國內(nèi)外的學(xué)者們正在不斷地創(chuàng)新相關(guān)技術(shù)，致力于提高煤化工產(chǎn)業(yè)的廢水處理技術(shù)，并且已經(jīng)取得了一定的成績。許多的專家和學(xué)者也提出了一些不同的見解，總結(jié)起來主要有七個方面。第一，普通活性泥工藝技術(shù)。這種技術(shù)有著比較明顯的優(yōu)勢和效果，但是對于濃度比較高的物質(zhì)處理時，會出現(xiàn)很難溶解的情況，而且在短時間內(nèi)雖然可以提高處理能力和效率，但是會在溶解的物質(zhì)中，含有一定量的有機物，以及出現(xiàn)脫氮效率比較低的情況。第二，在相關(guān)工藝的使用上，雖然可以很大程度地去除氨氮，但是廢水當(dāng)中含有的COD 濃度相對較高，沒有達到排放標(biāo)準(zhǔn)。第三，運用相關(guān)的工藝，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)比較理想的負(fù)荷狀態(tài)，但是在進行具體處理時還會存在一些有毒物質(zhì)，這些物質(zhì)需要及時地處理時，應(yīng)當(dāng)采用當(dāng)前比較先進的工藝，才能有效地解決這些問題。第四，生物膜法。這種方法雖然可以控制好污泥量，但是這種工藝在進行COD去除時，會出現(xiàn)效率不高的情況，而且不能承載過高的負(fù)荷，但是在處理煤化工廢水時，需要處理大量的廢水，如果沒有辦法處理大量廢水，就不能取得良好的效果。第五，物理吸附工藝方法。這種方法雖然能夠有效地降低污水當(dāng)中的COD，但是對于二次污染的問題，沒有辦法很好地解決，需要進行進一步的研究，才能有效地解決這些問題。第六，高級的氧化工藝。這種工藝在實際處理污水過程中，可以快速地氧化，并降解有機物，可以有效地提高廢水的可生化性，但是在實際運用的過程中，應(yīng)用成本比較高，所以當(dāng)前實際使用的并不多。第七，膜分離技術(shù)。使用這種技術(shù)可以把污水中的污染物充分地抽離出來，使得水質(zhì)變好，但是對于一些膜污染問題，還有使用壽命問題，還有一些問題沒有解決。從這些相關(guān)論述中，可以得知當(dāng)前的相關(guān)處理技術(shù)，一般都是生物加上物化組合的處理技術(shù)，但是這些技術(shù)目前在煤化工廢水處理中的使用還存在一些問題，所以要很好地解決這些問題，才能更好地發(fā)揮其作用。但是利用這些技術(shù)是必然的趨勢，當(dāng)對煤化工廢水處理時，當(dāng)中會存在一些較難降解的污染物，還會出現(xiàn)有機氮的含量較高的情況，這些情況給廢水處理帶來了巨大難度，所以一般的生物處理工藝很難進行處理，就是處理以后也沒有取得良好的效果，所以在利用物化處理工藝時，要注重相關(guān)的影響因素，找到解決方法，就可以有效地解決廢水中污染物難以降解的問題，這樣經(jīng)過處理后的污水，就可以達到相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)了。

2 煤化工廢水深度水處理工藝流程

如今，在各種因素的影響下，很多企業(yè)開始積極地選擇廢水處理系統(tǒng)。一些受經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境影響的企業(yè)，也注重提高廢水排放標(biāo)準(zhǔn)了，這樣不僅可以保護環(huán)境，也能在一定程度上節(jié)約能源。為了克服供應(yīng)短缺問題，公司采用了先進的凈水技術(shù)，該技術(shù)更好地保護了酚氰涂層系統(tǒng)，針對污水箱內(nèi)部的排水情況，也進行了相應(yīng)處理。該指標(biāo)要求的污水處理能力，預(yù)計可以達到每小時600 立方米標(biāo)準(zhǔn)，深度處理采用的是超濾和反滲透技術(shù)，廢氣排液能力也較強，為了達到軟化處理的目的，采用一些相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)分離。在酸性物質(zhì)的影響下，達到水質(zhì)pH 值要求，并進入了池中。下一步是將水轉(zhuǎn)移到過濾器的中間內(nèi)層，可以去除大顆粒的水，經(jīng)過濾器清洗以后，送到了超濾單元進行預(yù)先清洗。在反滲透泵之后，插入了第二個過濾器，并進一步分析相關(guān)情況。然后進入到反滲透單元中，進行反滲透凈化，經(jīng)過處理的廢水，可以供其他部門使用，同時還可以大量地提取水，將其用于噴煤和淬火等領(lǐng)域。[3]

3 深度水處理系統(tǒng)的幾個主要工藝環(huán)節(jié)

3.1 高效軟化系統(tǒng)

最有效的軟化系統(tǒng)，分為反應(yīng)區(qū)和水流區(qū)：酚氰排水裝置、VE 站的廢水、VE 站的濃縮水和VE 站的站廢水（VE 站是生產(chǎn)技術(shù)流程中包含的具體環(huán)節(jié)之一，VE 的含義是有效容積）。首先進入到反應(yīng)容器中，用反應(yīng)混合器進行調(diào)勻。分布在東、西兩個反應(yīng)區(qū)間，通過反應(yīng)區(qū)加入一些氫氧化鈉，經(jīng)過處理后的水pH 值是10。加入PAC（聚合氯化鋁）混凝劑和PAM（聚丙烯酰胺）混凝助劑后，流入了沉降區(qū)。沉淀區(qū)的廢水，通過重力可以達到分離效果，進而達到軟化目的。東、西側(cè)沉淀池中的廢水，全部都要進入到污水控制池中，水是中性的，加入了鹽酸以后進入到中池。

3.2 高效多介質(zhì)過濾器和自清洗過濾器

在安裝高質(zhì)量的介質(zhì)過濾器之前，先要加入大量的混凝劑，溶解懸浮的大顆粒當(dāng)中的固體和膠體，并在介質(zhì)過濾器中去除，混凝劑使用量根據(jù)水質(zhì)情況調(diào)節(jié)。

由于該系統(tǒng)所提供的水是污水，所以水質(zhì)比較差，特別設(shè)了四層的多媒體過濾器，可以將原水通過沙子進行過濾，過濾層主要是用于過濾懸浮物、膠體、藻類、有機物等雜質(zhì)，并且在后續(xù)處理中，起到保護濾膜的作用。

通過高性能多媒體過濾器后，還要安裝一個自清潔過濾器，可以捕獲多個介質(zhì)，過濾器中的廢水中，含有一些濾粉，應(yīng)當(dāng)阻止其進入到超濾系統(tǒng)中。過濾器可以過濾100 微米以上的污染物，當(dāng)凈化過濾器的進出口壓差達到規(guī)定壓差時，它就開始自動清洗了。

3.3 超濾

采用這種先進的凈水工藝，由于進水中的COD 含量較高，無法保證進水經(jīng)過了常規(guī)過濾后，可以滿足反滲透要求。因此，在該系統(tǒng)中對介質(zhì)過濾器，應(yīng)當(dāng)進行預(yù)處理，并增加一臺超濾設(shè)備，能夠有效地提高預(yù)處理廢水質(zhì)量，并提高反滲透系統(tǒng)效率，將反滲透裝置的清洗周期延長，同時延長使用壽命，改變膜滲透效果，并降低了實際運行成本。超濾系統(tǒng)采用的是進口優(yōu)質(zhì)超濾膜元件，分為5 組膜元件，每組34 個膜元件，容量為114m3/h。

4 深度水處理技術(shù)應(yīng)用分析

4.1 活性炭吸附

活性炭技術(shù)涉及了圖形晶體，還有物理生長，以及各種孔隙形成，而原子由純原子分子控制。活性炭具有理化性質(zhì)穩(wěn)定、易得、成本低、表面積大等顯著優(yōu)點，在廢水處理中具有重要的應(yīng)用價值。結(jié)合木炭基木炭、骨殼炭、骨炭等材料制造情況分析，骨殼炭因其孔徑小而備受關(guān)注。不同類型的粘合劑，還可以通過測量粒徑、pH 值、堆積密度、浮力等作為物理指標(biāo)，并與亞甲藍(lán)進行比較，將活性炭分離成碳纖維、粒狀炭、活性炭粉等，實際使用中是碘的吸附物用量。凈水用活性炭具有機械強度高、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點，符合我國相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在實踐中很少選擇單一活性炭進行處理，還需要結(jié)合其他技術(shù)，比如更先進的生物活性炭臭氧處理技術(shù)，該技術(shù)使用正確的臭氧溶液，可以聚合有機物，使其形成小顆粒，并使用生物活性炭過濾器，將某些小臭氧分子和原子有機體少量捐贈。臭氧處理比較困難，增加了生物活性炭對有機物的吸附能力，延長了使用壽命。

4.2 膜過濾技術(shù)

該技術(shù)的原理是膜內(nèi)外存在一定溫度差、壓差、電位差和濃度差，這些不同的差異，被當(dāng)作動力，分離膜過濾器的尺寸，可以接受較小的水分子顆粒，并阻擋它們過濾，同時還收集了較大分子有機物，性質(zhì)和純化水大致相同，使用該技術(shù)的關(guān)鍵，就是膜材料的表征和選擇。

膜技術(shù)的優(yōu)點是使用面積小、處理效率高、操作維護方便、創(chuàng)造能力穩(wěn)定，無二次污染。但膜技術(shù)運行成本比較高，單項投資的成本非常高，比較容易清洗，可以經(jīng)常地維護和清洗。該技術(shù)的難度不大，有截留類型，目前采用微濾、超濾、反滲透和納濾等DP 膜技術(shù)。純化水在進行反滲透或納濾之前，通常選擇微濾或納濾進行處理。

4.3 深度氧化處理

深度氧化處理技術(shù)，是通過光、聲、催化劑和電形成自由基，將有機污染物分成小分子部分。技術(shù)包括光電氧化、催化氧化、超聲波處理、濕式氧化和電氧化。它在回收過程中，具有更環(huán)保、更高效、更高效特點。

目前，在植物提取物中使用較多，凈化方法是芬太尼，由于具有強烈的香料作用，自由基是由強有機物質(zhì)形成的。這個方法有抗氧化作用，能有效氧化各種常規(guī)方法難以降解的有機物。

其中，光伏氧化用于半導(dǎo)體納米中，當(dāng)TiO2填充電子組攜帶了裸電子時。水分氧化是在O3、OZ 和H2O2氧化物高熱量下進行的。增加醇相的轉(zhuǎn)移系數(shù)和溶解度，會導(dǎo)致溶劑和碳污染物之間發(fā)生自由基反應(yīng)。在大量油中清洗的方法，具有廣闊的前景，這就是為什么不會二次污染的原因。

超聲波空化的目的，是利用超聲波產(chǎn)生的空化氣泡，在不同條件下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。分解過程包括超臨界氧化、熱處理和自由基氧化。首先，這是空化泡內(nèi)的熱分解，在這個過程中，更多的熱量可以蒸發(fā)，并破壞空化泡中的有機分子；其次，在高溫高壓條件下，空化氣泡中會出現(xiàn)超臨界水，具有良好的氧化性。它可用于氧化有機材料，從而形成了水和二氧化碳；最后，空化氣泡產(chǎn)生的熱量將水分子分裂成更活潑的自由基，進入到水溶液中，能溶解各種有機物，并進行一定的氧化。

綜上所述，采用先進的煤化工廢水處理技術(shù)，可以確保煤化工廢水達到國家排放要求，使工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用取得一定突破，確保煤化工生產(chǎn)項目達到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)代污水處理技術(shù)的應(yīng)用和研究，需要進一步地提高。由于原水中含有較多的污染物，最好的處理技術(shù)只能是基于特定水質(zhì)、特定情況和環(huán)境條件下，更好地實現(xiàn)節(jié)約和可持續(xù)性原則，向著更加智能高效的方向發(fā)展，是當(dāng)前比較好的選擇。