煤化工廢水的處理工藝研究

＊趙 瑋

（哈密職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆 839000）

前言

隨著時間的推移和時代的不斷改革創(chuàng)新，國內(nèi)不同領(lǐng)域都實現(xiàn)了快速的發(fā)展，煤化工領(lǐng)域亦是如此，目前國內(nèi)化工產(chǎn)業(yè)強(qiáng)調(diào)的是綠色環(huán)保發(fā)展，因此需要針對煤化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的廢水采取相對應(yīng)的處理工藝。目前煤化工廢水所采取的處理方式主要包含物化處理、生化處理和深度凈化三個過程，基本上實現(xiàn)了綠色環(huán)保的發(fā)展，這一點無論是對于煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還是社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，都是極為重要的，也是一個必經(jīng)之路。所以，在接下來的文章中就將針對煤化工廢水的處理工藝進(jìn)行詳盡闡述。

1.關(guān)于煤化工廢水的概述

(1)煤化工廢水的來源

在國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，通常情況下都是使用煤化工技術(shù)實現(xiàn)煤炭資源的充分利用，在技術(shù)的加持之下，可以對煤炭資源進(jìn)行化學(xué)加工，將其轉(zhuǎn)化為氣體、液體或者是化學(xué)品，主要是煤氣化和煤焦化等工藝，但無論是哪種煤化工技術(shù)，其工藝過程或多或少的都會產(chǎn)生大量的廢水[1]。

從工藝流程的角度上來說，煤化工廢水主要來自于氣化過程中的急冷、洗滌和凈化等工藝流程。另外在煤炭焦化廠的實際工作過程中也會出現(xiàn)比較多的廢水，焦化廠需要在1000℃的溫度、缺氧條件下對煤炭資源進(jìn)行熱解[2]，煤中的揮發(fā)性物質(zhì)會出現(xiàn)逸出現(xiàn)象，并且聚集在管道中，后續(xù)被稀氨水噴淋冷凝之后，就會形成焦化廢水。

(2)煤化工廢水的特點

首先，煤化工廢水含有的物質(zhì)種類眾多，包含焦油、粉塵和酚類物質(zhì)等，其中多數(shù)物質(zhì)對于環(huán)境都會產(chǎn)生危害現(xiàn)象；

其次，由于煤化工廢水的成分相對復(fù)雜，導(dǎo)致廢水的處理工作比較困難。多數(shù)煤化工廢水外觀上呈現(xiàn)出深褐色，其中的焦油類物質(zhì)容易導(dǎo)致水體乳化現(xiàn)象的發(fā)生，并且其中還具有難以降解的有害物質(zhì)，使得廢水的處理難度進(jìn)一步增加；

最后，煤化工廢水還會隨著原煤質(zhì)量和氣化工藝的不同而產(chǎn)生比較大的區(qū)別，而多數(shù)原煤的質(zhì)量都是比較差的，因此容易產(chǎn)生有害物質(zhì)，有害物質(zhì)會進(jìn)入到煤化工廢水當(dāng)中，由此看來，當(dāng)代的煤化工廢水處理工藝方面的研究已經(jīng)變得非常重要[3]。

(3)煤化工廢水的危害

煤化工廢水對于環(huán)境所產(chǎn)生的負(fù)面影響是比較嚴(yán)重的，其中的焦油、酚、硫化物等物質(zhì)進(jìn)入水體之后，對水資源會產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，魚類也難以在這一環(huán)境下生存。

煤化工廢水中的酚類化合物是高毒類物質(zhì)，嚴(yán)重影響生物個體、農(nóng)作物和水生植物和動物，酚進(jìn)入到生物個體之后，會使得細(xì)胞失去活性，筆者進(jìn)行研究和調(diào)查之后發(fā)現(xiàn)，美國環(huán)境保護(hù)署將酚列為主要高毒性有機(jī)污染物質(zhì)。當(dāng)酚在水中的含量超過3000mg/L時，有機(jī)生物難以生存，生化處理無法進(jìn)行。

最后，煤化工廢水對于人類來說也會產(chǎn)生比較大的危害，這也是我國對煤化工廢水規(guī)定酚、氨的排放設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的主要原因之一[4]。

從整體上來說，盡管目前國內(nèi)外針對煤化工廢水已經(jīng)有了很多的處理方法，但在實際的處理過程中經(jīng)常會出現(xiàn)處理不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)實問題，為此，后續(xù)需要重視煤化工廢水處理工藝方面的研究和發(fā)展。

2.現(xiàn)階段針對煤化工廢水處理工藝的研究

煤化工廢水由于成分復(fù)雜，導(dǎo)致其處理難度也比較大，單一依靠物理、化學(xué)方式明顯是不可取的，難以達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)。目前煤化工廢水的具體處理步驟主要包含一級處理、二級處理和深度處理。

(1)煤化工廢水的一級處理技術(shù)

①預(yù)處理方式

煤化工廢水一級處理技術(shù)中的預(yù)處理，其主要目的就是針對廢水中的油類、懸浮物進(jìn)行處理，可以選擇的工藝比較多，包含自然沉降法、氣浮法和離心法等，需要依據(jù)具體的煤化工廢水來選擇預(yù)處理方式。在實際的煤化工廢水的處理過程中，其脫油工藝會對整個煤化工廢水的凈化效果產(chǎn)生直接影響，是一個非常重要的處理環(huán)節(jié)，需要給予高度重視。

目前部分企業(yè)在考慮到成本的情況下，多數(shù)企業(yè)選擇的是自然沉降法進(jìn)行煤化工廢水的處理，但是這種處理方式的效果是十分有限的，這些廢水會對后續(xù)設(shè)備和管道的應(yīng)用產(chǎn)生直接的影響，為了增強(qiáng)處理效果，可以加入混凝劑或者應(yīng)用旋液分離器，能夠起到很好的作用和效果。另外在萃取脫酚工藝當(dāng)中，如果萃取劑發(fā)生了嚴(yán)重的乳化現(xiàn)象，會嚴(yán)重影響脫酚的效果，油類物質(zhì)長期積累也會影響萃取劑的回收率，也就是預(yù)處理方式所取得的實際效果[5]。

②脫酚處理方式

煤化工廢水是一種典型的含酚廢水，直接對其進(jìn)行處理比較困難，即便能夠進(jìn)行處理，其能夠取得的效果也是比較有限的。目前脫酚處理工藝比較多，包含化學(xué)法、物化法、生化法等，對于典型的、含酚量比較多的廢水，可以選取溶劑萃取法和水蒸氣脫酚方式進(jìn)行處理。

其中，溶劑萃取法所取得的脫酚效果是比較明顯的，甚至能夠達(dá)到90%-95%以上，在萃取劑的選擇上可以依據(jù)“相似相溶”的原則進(jìn)行選擇，并且應(yīng)該著重選擇不易揮發(fā)、易分離和性價比比較高的萃取劑，其中對于偏中堿性的煤化工廢水，MIBK對單元酚和多元酚都具有很好的分配系數(shù)，是一種適宜的萃取劑，可以在實際的處理過程中運(yùn)用。

(2)二級處理技術(shù)

煤化工廢水的二級處理，其主要目的在于實現(xiàn)其中有機(jī)物質(zhì)的降解，目前國內(nèi)煤化工廢水處理工作中，活性污泥法和厭氧生物處理技術(shù)都有一定的運(yùn)用。

①活性污泥法。就目前來看，在煤化工廢水的二級處理工作中，活性污泥法是最常見的一種處理方式，污泥中的好氧細(xì)菌和原生動物的吸附和分解作用的發(fā)揮，可以使得有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為無害的物質(zhì)?；钚晕勰喾ㄔ诤訚舛缺容^低和毒性比較差的煤化工廢水二級處理過程中的應(yīng)用比較常見，幾乎會受到環(huán)境的影響，并且操作相對簡單，處理的效果也是比較明顯的，目前這項處理技術(shù)已經(jīng)是相對成熟，應(yīng)用范圍比較廣泛。

②厭氧生物處理法。所謂的厭氧生物處理技術(shù)，顧名思義就是在缺氧的前提下，運(yùn)用細(xì)菌，實現(xiàn)有機(jī)物的降解的主要目標(biāo)，目前在煤化工廢水的處理工作中，厭氧生物處理法的應(yīng)用也是比較廣泛的[6]，這一處理方式在好氧法不容易進(jìn)行處理的煤化工廢水中也可以運(yùn)用。但是厭氧生物處理法也存在一定缺點，那就是使用時間比較長，對于COD的去除效果也不是非常明顯，而且肺水腫部分碳化合物還會影響甲烷菌的生長，不利于處理效果的提升。因此，厭氧生物處理法經(jīng)常與其他處理方式聯(lián)合使用，這樣才能得到良好的處理效果。

(3)深度處理技術(shù)

目前國內(nèi)各項事業(yè)強(qiáng)調(diào)的是綠色環(huán)保發(fā)展，煤化工領(lǐng)域亦是如此，為了使煤化工廢水的排放達(dá)到國家既定的基本排放標(biāo)準(zhǔn)，同時確保綠色和環(huán)保，還需要針對煤化工廢水進(jìn)行深度處理，這樣才能提升煤化工廢水的處理成效，對于國內(nèi)煤化工領(lǐng)域發(fā)展和環(huán)境保護(hù)工作也是十分重要的。

煤化工領(lǐng)域經(jīng)常使用的深度處理技術(shù)主要具有以下幾方面，分別是高級氧化法、吸附法和膜生物反應(yīng)器法等[7]。

其中，由于臭氧在煤化工廢水處理方面可以起到很好的效果，因此也可以在深度處理過程中應(yīng)用。另外需要注意的是，臭氧自身還具有很強(qiáng)的強(qiáng)氧化性，可以在污染物降解方面進(jìn)行運(yùn)用，能夠起到很好的作用，但是，臭氧的成本比較高，而利用率較低，因此對于大規(guī)模的煤化工廢水處理工作，不建議選擇臭氧完成深度處理。吸附法這一技術(shù)的操作方便、設(shè)備簡單，但是吸附劑的應(yīng)用范圍比較窄，并且還容易出現(xiàn)二次污染的情況，因此在實際的煤化工廢水處理過程中，需要依據(jù)實際情況進(jìn)行吸附劑的選擇和吸附處理。

3.煤化工廢水處理中存在的問題

煤化工廢水處理問題之所以長期未能得到相應(yīng)的解決和處理，其重要原因就是煤化工廢水的水質(zhì)情況相對復(fù)雜，成分較多，有機(jī)物濃度比較高的同時，其中不同成分的性質(zhì)比較穩(wěn)定。同時，煤化工廢水中的酚和氨的濃度都比較高。這些性質(zhì)特點導(dǎo)致現(xiàn)階段煤化工廢水處理工作主要有以下幾方面的問題。

(1)預(yù)處理工作不到位

在實際的煤化工廢水處理過程中，其重要基礎(chǔ)就是預(yù)處理工作，然而目前來看，國內(nèi)煤化工廢水的預(yù)處理方面仍舊存在較多不足。其中最具代表性的就是廢水自身的酚濃度或者是氨濃度過高，另外，煤化工廢水中難以降解有機(jī)物含量比較高，廢水可生化性比較差，即便依據(jù)實際情況進(jìn)行了廢水的預(yù)處理，其效果也不是很好。

(2)生物處理不到位

煤化工廢水的穩(wěn)定性比較差，水質(zhì)水量波動情況明顯，同時生物處理抗沖擊負(fù)荷的能力也比較差，即便經(jīng)過了生物處理工作，一些難以降解的大分子有機(jī)物的處理仍舊比較難，而且在達(dá)不到效果的情況下，廢水的預(yù)處理往往會消耗比較多的時間，步驟也會增多，不利于煤化工廢水整體處理。

(3)深度處理效果不明顯

在實際煤化工廢水的處理過程中，混凝沉淀法是性價比最高的一種深度處理方式，但是這一處理方式的實際成效比較差。吸附法的效果比較明顯，但需要使用的吸附劑量比較大，這就造成這一處理方式所需要耗費(fèi)的成本比較高，難以應(yīng)對規(guī)模和數(shù)量龐大的煤化工廢水。高級氧化法處理效果較好，但是膜材料比較昂貴；頻繁的膜污染及昂貴的膜材料限制了膜大量使用。因此，在后續(xù)的煤化工廢水的處理工作發(fā)展過程中，依舊需要從處理工藝的研發(fā)層面著手，爭取研發(fā)和應(yīng)用更多的新型煤化工廢水處理技術(shù)，這對于國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也是極為重要的。

4.煤化工廢水處理工藝的發(fā)展方向

目前國內(nèi)社會發(fā)展過程中已經(jīng)意識到了煤化工廢水處理工作的重要性，并且在當(dāng)前國內(nèi)所強(qiáng)調(diào)的綠色環(huán)保、可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略背景下，其重要性和重要價值更上升到一個嶄新的層次。由此，很多學(xué)者、專家都開始積極參與到煤化工廢水處理工藝的研發(fā)中。總結(jié)下來，國內(nèi)的煤化工廢水處理工藝主要具備以下幾方面的重要發(fā)展方向。

(1)預(yù)處理工藝的優(yōu)化

在前文已經(jīng)提到了煤化工廢水處理工藝中預(yù)處理的重要性，而且目前來看，煤化工廢水預(yù)處理工藝中還存在較多不足。其中預(yù)處理工藝會在原有的除油、脫酚、蒸氨技術(shù)上，使得預(yù)處理的效果得到對應(yīng)的提升。并且一些改進(jìn)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了實驗，并且投入到使用過程中，其中隔油轉(zhuǎn)變?yōu)闅飧〕图夹g(shù)的運(yùn)用，就得到了很好的工作成效，但是目前在大規(guī)模的煤化工廢水預(yù)處理工作中進(jìn)行運(yùn)用還存在著一定的不足。

筆者在實際研究工作中發(fā)現(xiàn)，賈銀川等采用水解/MBR工藝處理低濃度煤化工廢水，提升了廢水的可生化性。采用兩級水解酸化，系統(tǒng)更為穩(wěn)定。因此，在后續(xù)的煤化工廢水的預(yù)處理流程、環(huán)節(jié)，可以加強(qiáng)這一技術(shù)的推廣和運(yùn)用，進(jìn)而提升預(yù)處理的工作成效，這也是煤化工廢水處理整體效果的一種重要提升。

(2)生物處理工藝的優(yōu)化

事實上，在煤化工廢水的處理工藝中，最推崇使用的一種方式就是生物處理工藝。其他的處理工藝在實際應(yīng)用過程中往往會出現(xiàn)復(fù)合產(chǎn)物，進(jìn)一步污染原有廢水。而在實際的生物處理工藝當(dāng)中，能夠利用各種微生物絮凝劑，從實踐效果來看，生物處理工藝的效果比較好，而且在日益強(qiáng)調(diào)環(huán)保、綠色、可持續(xù)性發(fā)展的背景下，實際的生物處理工藝會在現(xiàn)有基礎(chǔ)上得到優(yōu)化，包含不會受到外界因素的影響，同時易于實現(xiàn)工業(yè)化等等，這些都是當(dāng)代煤化工廢水處理工藝中所急需的。

(3)深度處理工藝的優(yōu)化

在新型煤化工給工業(yè)發(fā)展帶來巨大便利的同時，也面臨著一個用水量大、污水排放量大的嚴(yán)峻問題。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，制造1t烯烴和1t成品油所需排水量分別約為10～15t和4～6t。如果不加以處理直接排放，將造成水資源匱乏的惡性循環(huán)，同時也會對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重傷害。簡單來說，經(jīng)過預(yù)處理或者是生物處理之后的煤化工廢水，其實仍具有較大的危害，因此后續(xù)會從深度處理工藝著手，進(jìn)行針對性的優(yōu)化和強(qiáng)化，這具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。

5.結(jié)論

綜上所述，即使針對煤化工廢水處理工藝的相關(guān)研究和分析，從中不難看出，雖然煤化工廢水處理工藝已經(jīng)比較成熟，但是還未能擺脫煤化工廢水自身成分復(fù)雜和處理難度比較高的特點。因此，后續(xù)依舊要重視煤化工廢水處理工藝方面的研發(fā)工作，并且處理過程中還需要綜合考慮其他因素，提升廢水的處理效果。