煤化工廢水的處理技術及應用

張國軍 王保安

摘要：我國能源總體上體現出煤炭資源豐富、石油資源和天然氣資源相對貧瘠，這使得我國煤化工行業得到迅速的發展。針對煤化工中水處理工藝的應用現狀進行科學合理的分析，并結合項目實例，詳細介紹分析煤化工廢水處理工藝的重要性，提出煤化工中水處理工藝設計要點，希望能夠給相關工作人員提供一定的參考。

關鍵詞：煤化工；廢水；處理；技術；應用

1導言

在環境污染、化石燃料枯竭、水和其他資源短缺的巨大壓力下，致力于經濟有效的廢水處理研究。一般來說，煤化工產生的廢水的化學耗氧量（COD）在2000mg/L以上，酚類物質濃度超過400mg/L，同時還存在多種氧化物、氰化物、芳香族化合物、環類及雜環化合物等多種對環境和人體有毒有害的物質，在處理上仍存在著一些難點和瓶頸。

2分析煤化工中水處理工藝的重要性

通過分析煤化工中水處理工藝，能夠有效提升能源的利用率，減少水資源的損耗。與傳統的煤化工企業相比，新型煤化工企業中的水處理工藝比較先進，能夠提高化工污水效果，降低能源的消耗量。為了拖動我國煤化工行業能夠更加穩定快速的發展，相關設計人員要運用先進的設計理念，對傳統煤化工中的水處理工藝進行相應的優化，進一步提升煤化工中廢水處理效果，減少工業污染現象的產生。除此之外，在煤化工企業中，設計人員要不斷引進先進的廢水處理工藝，在提升煤化工廢水處理水平的同時，不斷減少生態環境污染，促進煤化工企業能夠更好的發展。伴隨我國城鎮人口數量的逐年增加，能源的需求量越來越大，煤化工企業中通過運用先進的水處理工藝，能夠保證煤化工工業廢水得到妥善處理，保護人們賴以生存的生態環境。

3新型煤化工廢水處理現狀及問題

傳統和新型的煤化工的廢水主要分為兩類，一是無機物含量高的高鹽類無機廢水，另一種是有機物含量高的廢水。

針對無機廢水來說，通常采用的是低鹽廢水混入+濃鹽水處理+高度濃鹽水固化的處理方法，經過預處理的廢水再通過采用過濾、超濾、蒸發塘蒸發等機械手段使得鹽分結晶。

針對有機廢水來說，一般是采取物理化學處理+微生物方法處理+后續處理三個層次進行凈化，先將廢水進行預處理，將水質中有害于后續微生物處理的毒害物質去除掉，一般包括酚類、氨類、硫類、氰類等物質。這些物質濃度過高會導致微生物的死亡，當廢水中這些毒害物質達到微生物降解處理的標準后，進入生物處理階段，選取合適的菌種，經處理還有不能被降解的有機物的，再采取特定的方法將水體中少數物質除去。

雖然目前煤炭化工行業污水處理方法十分先進，但煤化工的廢水成分十分復雜，很難明晰廢水的成分。在分析水質時，通常會用COD、酚等化合物的含量作為指標，對于離子成分等缺乏相應的定量標準。預處理效果不佳，導致進入微生物處理的水質波動范圍太大，使得微生物的生長環境不好，深度的后續處理方法較少，成本很高等。

4煤化工廢水的處理技術

4.1預處理技術

煤化工廢水首先需要進行預處理，由于廢水中含有高濃度的難降解、有毒污染物，會對生物活性形成嚴重的抑制作用。通過使用物理和化學方法去除煤化工廢水中酚、氨、硫化氫、脂肪酸等有毒的污染物，可為下一步的生物處理創造適宜的環境，提高廢水的可降解性。預處理技術一般包含脫氮除酚工藝、除油技術、混凝和吸附法等。

目前煤化工企業普遍采用溶劑萃取脫酚和蒸氨組合工藝，這能夠較大程度地降低廢水的酚氨含量。但在此過程中，以低壓蒸汽和中壓蒸汽的形式處理廢水，能耗相對較高，無法實現廢水處理的經濟效益。Cui P等針對加壓固定床氣化工藝排放的高濃度酚、氨廢水，提出了溶劑回收系統熱整合的廢水處理工藝，通過使用蒸餾塔塔頂的溶劑蒸汽加熱汽提器的溶劑來實現熱整合，在不同的操作壓力下，分析了兩種熱整合工藝，不但提高了酚和氨的去除率，并且能耗比常規工藝降低了18%左右，具有良好的應用前景。煤焦油廢水需要經過除油處理，近年來，我國含油廢水除油一般采用物理法。例如：（1）重力分離法利用油和水的不溶性進行分離；（2）氣浮法利用油珠附著于大量微小氣泡從水里分離出來，從而達到去除污油的目的；（3）旋轉分離法利用離心沉降原理，實現污油與廢水的分離；（4）聚結法原理與重力分離法相似，但通過使用油水分離器將油和水進行分離。

4.2煤化工廢水生化處理工藝

與煤化工廢水物化處理工藝，生化處理工藝操作流程比較簡單。在煤化工企業中，生化處理工藝主要分為兩種，分別是組合工藝法與活性污泥法等，其中，活性污泥法的應用效果比較好。通過運用合理的活性污泥法，能夠保證煤化工廢水中的污染物指標不斷下降，提升廢水的處理效果。但是，活性污泥法有一定的局限性，在實際工作中，要結合煤化工廢水污泥含量，改進活性污泥法，進一步提升煤化工廢水的總體處理效果。

另外，由于煤化工企業中的廢水排放量不斷增多，廢水中的有機難降解物質含量越來越高，在一定程度上增加了煤化工廢水處理難度，因此，相關設計人員要結合煤化工中水處理工藝的應用情況，不斷優化活性污泥法，保證煤化工廢水得到更好的排放。

4.3煤化工廢水處理重點科研項目研究內容

當前國家科技部支持且正在執行的煤化工廢水獨立主題的科研項目有兩個：①2015年5月啟動的“863”課題“固定床氣化廢水處理及利用關鍵技術與示范”；②2016年9月啟動的“十三五國家重點研發計劃”“煤轉化廢水近零排放及資源化關鍵技術研究與應用示范”。主要研究內容包括：典型固定床氣化廢水水質特征及影響因素研究；固定床氣化含酚廢水新型高效絡合萃取脫酚技術；脫酚蒸氨出水臭氧催化氧化-紫外芬頓氧化復合處理提高廢水可生化性；亞硝化脫氮載體生化處理技術研究；研究煤化工過程廢水處理與利用的新途徑；研發高濃度有機廢水制水煤漿技術；研究低損高效酚萃取劑，開發酚氨的協同脫除過程強化方法及脫除工藝；開發生物與化學協同、催化氧化深度處理難降解有機物技術研發高性能、長壽命適于含鹽廢水濃縮的膜材料、工藝及裝備；研發適于高含鹽廢水的COD降解及重金屬脫除、分質結晶分鹽技術與工藝。

4.4加大對煤化工企業水源的保障力度

我國計劃到2020年實現規劃的3000萬t煤制油，500億m3的煤制氣工程。發展煤炭化工行業，煤和水是其中最為重要的兩個自然因素，而我國煤炭和水資源的分布卻是相向而行的，煤炭資源大部分都分布在水資源稀少的北方山西、內蒙古等地區，一個大型的煤化工項目往往要消耗數千萬至上億立方米的水。針對我國煤炭產區大多分布于北方干旱少雨地區，水資源缺乏的特點，在廠區建設時就應該對水源有著充分估計，煤化工中每生產1t的產品，要用到10t以上的水，在采用地表水地下水的同時，注意對天然降水、礦區排水和礦井廢水的利用，全力調配水資源。同時要注意企業內部水資源的循環利用，廠區要建有備用水庫，預留更多優質水源，保障生產用水的穩定供應。

4.5尋找研發新型有效的污水處理微生物

要進一步加強微生物處理中菌種的研發工作，尋找更高效、適應能力更強的菌種，同時改善反應器皿，提高生物處理的效果。可以通過自然篩選以及基因工程技術的手段，培養出更加廣泛和單一針對的微生物，提高處理效率。

結語：

鑒于煤化工廢水具有高度復雜的難降解性，即使經過幾十年的努力，特別是在“零排放”被確定為最終目標的情況下，以經濟有效和環保的方式處理這類廢水仍具有挑戰性。在實際工作當中，要不斷學習國內外先進的煤化工水處理工藝設計知識，提升自身的專業技能，從而推動煤化工企業能夠更好的發展。

參考文獻：

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