煤化工廢水處理技術面臨的問題與技術優化研究

李永輝，王文龍，米 凱

（昊華駿化集團河南駿化發展股份有限公司，河南駐馬店 463000）

1 煤化工企業生產廢水處理特點與意義

1.1 廢水的來源及組成

煤化工企業主要是以煤炭為原料生產和加工相關的化工產品，在此化工過程中會產生廢水。廢水主要是從三種工藝中產出的。一是水煤氣的制備過程，在這過程中，煤與氧氣以及蒸汽等產生反應混合成為水煤氣，同時產生了氨氮，硫化物和氰化物等組成的廢水。二是煤液化的過程，即煤經過加熱裂解轉化成各種油分的過程，而反應剩下殘煤液化的廢水中，含硫、酚等物質較多，COD值較高，但因其中有重油的存在，所以含鹽較少，大部分為有機雜質組成[1]。三是煤焦油的煉制過程，即利用加熱時的空氣將煤變成氣體、焦油或其他的化學物質等，在煤焦油的煉制過程中，產生的廢水氨氮含量較高，也具有很高的COD值，成分較為復雜。

1.2 處理廢水的特點

以上三個過程產生的廢水構成都很復雜，且均存在大量的氨氮、硫化物、氰化物、酚類化合物以及焦油等污染物，此類物質處理起來也十分麻煩，廢水處理特點主要有三個：第一個特點即是難降解。這個特點主要是針對有機污染物處理的過程，廢水中含有聯苯（C12H10）、異喹啉（C9H7N）等有機物，化學性質不活潑，用傳統的化學方法處理很難實現安全有效。第二個特點即廢水的色度和濁度高，以上工藝的生產過程中混有各種污染物，在廢水中相互反應，本身化學性質活潑的污染物經過多次的相互反應最終可能會形成化學性質穩定的污染物，且伴有大量的有色基團，逐次加深廢水的色度，導致很難對廢水做脫色處理[2]。第三個特點即廢水中污染物種類較多。由于煤化工的工藝過程較為復雜，且工藝的各個步驟都會伴有中間污染物，同時大量的廢水污染物會不斷發生化學反應，產生其他的污染物，所以不論是化學方法還是物理方法都很難處理廢水使之重新利用。

2 煤化工廠處理廢水的意義

煤化工工程產生的廢水存在大量的硫化物、酚類化合物、焦油、氰化物等化學污染物，這些污染物的化學破壞性較強，如果沒有經過大規模的安全處理，隨意排放，不僅會對河流等造成污染，還會對污染排放區生物的生長狀況造成不良影響。綜上，化工企業需要對化工工藝中殘剩的廢水進行安全的處理，不僅可以對廢水進行資源的再利用，還可以維持生態環境的穩定，對我國可持續發展有重要意義。

3 煤化工廢水處理技術面臨的問題

3.1 廢水處理設備成本高

隨著國家環境保護的政策出臺，對環保的力度逐漸加大。但是就目前國內化工企業對煤化工廢水的處理設備的科技技術沒有跟上要求的腳步，少有的達到處理廢水要求的設備也因其節能環保的性能較好，投資成本較高，所以售賣的價格也很高[3]。但是對于煤化工工廠來說，想達到國家規定的標準，并且高效完成任務，需要大量購買技術先進的廢水處理設備，采購成本也就跟著提高。不僅如此，廢水處理的過程中還需要大量的廢水凈化劑，只要不斷地生產廢水，就會不斷地消耗廢水處理凈化劑。所以，為了高效滿足化工企業的環保標準，需要增加購買處理廢水的先進設備以及大量的廢水處理凈化劑。

3.2 廢水預處理存在的問題

對于之前的廢水處理過程，技術條件有限，加上煤化工企業對廢水的預處理認知不足，采用的處理廢水步驟為脫酸、萃取，脫氨等來完成廢水中氨和酚的去除。但由于pH較高，酚的處理效果不好，所以生化段的水中存在大量的含氨成分。在廢水處理完成后，若水中的酚和氨的含量不達標，則說明廢水處理的效果不佳，水質仍處在較差的水平。不僅如此，對含油較高的廢水處理中，用傳統的處理方法會使得常規氣浮裝置有大量的泡沫，增大水油分離的難度。

3.3 處理工藝落后，效果不佳

對于現有的廢水處理方法，大多偏于傳統方式，在實際的操作中運行穩定性不佳，即使處理過的廢水也很難達到國家規定的環保標準。在處理水質較為清潔的項目，傳統的常規工藝可以達到標準，但是，在化工廢水處理中，少有較清潔的處理項目，大多水質很差，傳統的處理工藝無法達到“零排放”的環保標準，往往會出現氨氮超標的情況。就我國現在的化工企業排放情況來看，大部分煤化工企業廢水的COD值很高，在大量的數據分析中，COD含量普遍在100～200mg/L，甚至少有出現更高的數值[4]。所以，只有很小一部分的化工企業可以做到排放廢水穩定達標，排放廢水超標對以后的回水利用也增加了一定的工藝難度。還有一部分企業的廢水處理過程設計不合理，廢水處理工藝步驟重復，不僅增加了處理成本，厭氧負荷也會偏低而導致最終的處理效果不佳。另外，有些企業采用硫酸來調節廢水的pH，此操作容易產生硫化氫等有毒氣體，設計流程不夠合理，效果不夠理想。綜上，大部分化工企業的處理廢水工藝無法達到國家環保標準的“零排放”，但這種水質不達標的廢水若直接排放，對環境的影響十分惡劣。

3.4 煤化工廢水的處理技術的優化方式

煤化工工程產生的廢水中含有大量的污染物，不僅種類多且含量較高，為了達到規定的排放標準，需要企業對處理工藝不斷優化，對處理廢水項目的相關人員進行培訓了解排放的標準。

3.5 預處理

煤化工工程中產生的廢水中存在大量不易降解的有機物，所以第一步的目標即是對這類不易降解的有機物進行預處理，但是就現有的技術水平來看，一般的分離技術達不到理想的效果。在COD含量在3 000～4 000mg/L，氨氮的含量在800～1 000mg/L時，最先用砂沉對廢水中的有機物進行濃縮，靜態處理，再通過柵格等用具過濾物質，接著對已經無明顯沉淀物的廢水采取砂水分離等操作，同時，還可能對水質進行中和操作，最后就可以分離出廢水的油相和水相。

3.6 生化處理

在廢水進行預處理后，一定程度上會清除廢水中的可見污染物，但實際上，廢水中還是會存留一些雜質，無法做到完全清潔，需要進一步處理。首先，利用A/O等工藝處理水相，降低水相的COD值，并在傳統的A/O基礎上，在水中加入厭氧微生物，達到降解聯苯、喹啉等有機物的目的。在沉降的工藝中，需要分離并去除鏈上的化學物質，使鏈狀化學物質進一步分解成短鏈的化學物質，以上技術對工業廢水的預處理有重要作用。不僅如此，還可以采用SBR等工藝，結合物理沉淀法去除廢水水體中的有機污染物。

3.7 深度處理

通過生化處理的水體，很難再對水中的氨氮含量，COD值以及色度等進行處理，也無法再重新利用，但此時，可以通過特殊的化學方法處理廢水，可有效減少顆粒物在廢水中的比例。化學氧化法可以將有機化合物氧化成活性的自由基，并在與混凝沉淀結合時出現團聚的現象，廢水中的COD值和氨氮含量會降低達到用水的標準，但是水中仍存在大量的無機鹽，水的硬度較高。

3.8 精細化管理

煤化工生產的技術含量較高，只有煤化工企業高層對企業精細化管理，才能實現企業以及化工產業的可持續發展。首先，化工企業需要從整體上探究污水處理前后的系統聯系，從煤的質量、工藝設計、運營環境等方面對主要的煤化工工程以及產生的水污染物來源特點有明確的了解，進而采取措施，減少污染物的排放。其次，廢水處理技術需要重新工業化，在研究深度與主要工藝相同的基礎上，需要起到一定的環保帶頭作用，不能一味地復制模仿。最后，企業應該重新樹立排放廢水的思想，丟掉重生產輕環保的老舊思想，落實國家的廢水處理標準，積極培訓企業工作人員的思想以及技術，真正達到精細化管理。

4 結語

煤化工企業是工業企業一重要行業，決定了現代工業廢水的排放標準。相關的政府部門需要重視煤化工企業的污染排放問題，在鼓勵發展化工技術的同時，也要切實管理化工企業的廢水治理，從污染來源入手，對相關過程深入研究并大量實證，控制污染物的排放，并找到最優的解決方法及技術，推動產業的可持續發展。