煤化工廢水處理面臨的問題與措施

李曉艷

摘 要：近年來，我國社會經濟快速發展，人們的環保意識大幅度提升，大眾越來越注重生態環保。對于煤化工企業而言，廢水處理是一項需要長期堅持的工作，其需要投入大量的人力、物力和財力，積極采用先進的技術措施和新工藝，不斷更新與完善污水處理系統，保證處理效果最優。本文分析了當前煤化工廢水的特點及存在的問題，進一步探討了煤化工廢水的具體處理措施，希望可以為相關從業人員提供些許借鑒。

關鍵詞：煤化工;廢水;處理方法

中圖分類號：X784文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）23-0126-04

Abstract： In recent years， Chinas social economy has developed rapidly， peoples awareness of environmental protection has greatly increased， and the public has increasingly paid attention to ecological protection. For coal chemical companies， wastewater treatment is a long-term task， it needs to invest a lot of manpower， material and financial resources， actively adopt advanced technical measures and new processes， and constantly update and improve the sewage treatment system to ensure the best treatment effect. This paper analyzed the characteristics and existing problems of the current coal chemical wastewater， and further discussed the specific treatment measures of coal chemical wastewater， hoping to provide some reference for relevant practitioners.

Keywords： coal chemical industry;wastewater;treatment methods

化石能源是全球經濟發展的階梯，經濟的發展離不開化石能源。我國的天然化石能源具有富煤、貧油、少氣的結構，使得煤炭資源成為我國當前的主要能源。基于我國能源結構的特點，煤化工產業迅速發展起來。近年來興起的現代煤化工以煤熱解、氣化為基礎，以一碳化學為主線，以新型催化劑和工藝過程為核心，以工藝流程裝備為保障，產品主要有合成油、天然氣、烯烴、乙二醇、乙醇等。一方面，人們可以利用煤化工產品替代石油化工產品和燃料油產品，另一方面，可以將煤化工產品作為化工原料，緩解了國民經濟發展對石油、天然氣資源的依賴。未來，煤炭將由能源走向能源和原料并重，這是國家倡導的發展方向，并且煤炭原材料化的比例會逐漸增加。

煤和水是發展新型煤化工企業不可或缺的兩大資源要素。但就現狀來看，我國的煤炭資源與水資源分布嚴重失衡。陜西省、山西省等北方地區所探知的煤炭資源占據全國的近70%，但是這些地區的水資源占比不到全國的4%。水資源相對匱乏，對我國煤化工業的發展也產生了極大的負面影響。

眾所周知，煤化工廢水含有高濃度的酚類、油、氨氮等有機物，甚至含有吡啶、吲哚、聯苯等芳香族物質。其具有水質波動大、水量多、高COD、生物毒性大等特點，煤化工廢水屬于一種典型的高濃度、有毒、難降解工業有機廢水。新型煤化工企業既是用水大戶，又是排污大戶。為此，國家對煤化工企業的用水和污染物的排放也制定了嚴格的標準。未達標排放的煤化工廢水將會對河流、土壤造成嚴重污染，對人們的生命造成極大的威脅。因此，煤化工企業必須嚴格按照相關規定要求，對煤化工廢水進行合理的處理，只有符合規定標準之后才可以排放或中水回用，實現煤化工廢水的零排放。因此，針對當前煤化工廢水處理過程中存在的問題，采取科學合理的措施予以處理，對煤化工業的可持續發展有著重要的意義。

1 煤化工廢水概述

1.1 煤化工廢水的來源

煤化工是指以煤炭為原料，經過煤炭焦化、煤氣化、煤液化、焦油化工、電石乙炔化、化工產品回收利用等化學生產過程，將煤炭轉化為氣態、液態、固態燃料及其他化工類產品，大致可分為煤焦化、煤電石、煤氣化和煤液化等。煤化工廢水是指在煤化工生產工藝中產生的工業廢水，主要包括焦化廢水、洗滌廢水、冷卻水、氣化廢水和液化廢水等。煤化工廢水通常含有大量的固體懸浮物顆粒、酚類、油類、氨氮等污染物，另外含有呋喃、咪唑、稠環芳烴、萘、酮以及含氮氧硫的雜環化合物等多種難降解有機污染物，這些有機化合物未經處理將會對生態環境造成嚴重的污染。所以，對于煤化工業生產與加工過程中所產生的廢水，一定要針對不同生產工藝廢水的特點，采取相應的技術措施進行處理，及時清除廢水中的有害物質，在符合環保排放標準的前提下排放或者將其循環利用，有效節約水資源[1]，實現水資源的清潔利用。

1.2 煤化工廢水的具體種類

1.2.1 煤液化廢水。煤液化是利用固態煤生產汽油、柴油、液化氣等燃料以及化學品的過程。煤炭原材料加工轉化過程會逐漸產生并排放大量煤液化廢水，該廢水通常具有高濃度的COD、高色度，而整體鹽含量是非常少的，這樣就會出現高度乳化的現象，其不容易被降解。

1.2.2 煤氣化廢水。煤制氣是指煤原料和煤焦在某種特定的溫度和壓力環境下產生反應，產生水煤氣。煤氣化廢水主要來自煤氣發生爐的煤氣洗滌、冷凝及凈化等過程。水質極其復雜，含有大量酚類、長鏈烯烴類、芳香烴類、雜環類、氰、氨氮等有毒物質，這些成分很難分解，會對環境造成嚴重的污染，煤氣化廢水是一種典型的高濃度難生物降解的工業廢水。

1.2.3 煤制甲醇廢水。通常，人們以水煤漿為原料，經加壓氣化、低溫甲醇洗及脫硫等工藝，生產甲醇。煤制甲醇廢水主要來源于氣化廢水，硫回收、甲醇精餾、灰水處理等裝置所排的生產廢水，煤漿系統的沖洗廢水等。廢水含有大量粉煤灰，氨氮、懸浮物含量高，如果不經過處理直接排放，將會對生態環境平衡造成不可逆轉的破壞，因此煤制甲醇廢水必須先處理后排放，以消除其環境破壞作用[2]。

1.2.4 煤焦化廢水。煤焦化主要是煤原料在高溫與真空的環境下分解，逐漸轉變成為煤氣、焦炭等物質的過程。煤焦化廢水的主要成分為高濃度的酚類及氨氮，其含量低但具有高毒性，這是一種成分復雜、有毒、難降解的典型工業有機廢水，常規煤焦化廢水處理方法很難徹底清除污染物，不容易達到標準要求。

1.3 煤化工廢水的特點

煤化工廢水中的污染物組分由于加工工藝的不同存在很大差異[3]。廢水含有多種污染物，如烷烴、烯烴、多環芳烴等雜環類有機污染物，氨氮、硫化物、氟化物等無機污染物，稠環芳烴、長鏈脂肪烴等致泡的油性物質，酚、氰化物硫化物等高毒性物質，還含有多種致色基團。同時，煤質差異、設備生產負荷變動、分離收集和處理工藝不夠合理、管理水平差異等主客觀因素也導致廢水處理過程具有來水水質波動大等特點。

概括起來，煤化工廢水存在以下特征：廢水排放量大，水質變化大;污染物濃度高，成分極其復雜;色度高，COD和BOD含量高;含多種生物毒性物質，生化降解難度大。當前，我國煤化工廢水存在或多或少的問題，處理問題在很大程度上也對我國煤化工行業的健康穩定發展產生了極大的影響，使得煤化工企業舉步維艱，面臨著嚴峻的挑戰和考驗。

2 煤化工廢水的處理措施

由于污染物成分復雜、濃度高等特點，煤化工廢水往往需要三個階段的處理，即預處理、生物處理、深度處理，具體方法如下。

2.1 氣浮法

煤化工廢水含有大量油類物質，以往煤化工廢水預處理主要采用傳統的隔油法。廢水隔油處理，能夠有效提高生化處理的整體效果，但是該方法也存在不足，隔離出的油類無法進行有效利用，所以存在油類回收困難的問題。通過不斷開展深入研究與實踐，煤化工企業開始采用氣浮法處理廢水，這樣能夠有效減少弊端，在清除廢水中油類物質的同時，可對廢水中的油類物質實現回收和循環利用，有效減少物質受到二次污染的情況。通過氣浮法對廢水進行預處理，有助于廢水的下一步處理[4]。

2.2 混凝沉淀法

絮凝是給水處理過程中極為重要的工藝，濾池出水水質主要由絮凝效果決定，在傳統絮凝工藝中，水在設備中停留20～30 min，水中有許多絮凝不徹底的小顆粒。近年來，國內外出現了折板式、波形板等反應設備，有效改善絮凝效果。采用傳統工藝的平流沉淀地、機械攪拌澄清池以及無閥重力濾池占地面積大，處理效率比較低，出水濁度高。近年來，通過使用協管、斜板沉淀池，沉淀效率有效提升，但是沉淀效果比較差，容易產生污泥堆積，導致水質嚴重惡化。高效沉淀理論突破傳統理論認知，結果證明，協管斜板當中的顆粒在沉淀過程中和水結合，產生相對運動，后產生小漩渦，形成水流的脈動。

2.3 消除泡沫方法

造成煤化工廢水處理過程中出現大量泡沫的因素有很多。例如，煤化工廢水含有大量脂肪烴類、活化劑等化學物質，造成處理設備中出現大量泡沫。為了有效減少泡沫，廢水處理前期的預處理階段要有效去除這些物質。但是，常規處理方法弊端較多。例如，隔油池和空氣氣浮等工藝會使得空氣中的氧逐漸融入水中，水的顏色會發生變化，還會出現氧化反應，從而產生很難降解的苯醌類物質，加大后期生物處理的難度。當前，人們已經合成出一種新型的惰性氣體，它能夠有效去除廢水的油脂成分，有效預防廢水處理過程出現氧化，減輕了后期處理泡沫的負擔和麻煩[5]。

2.4 生化處理方法

預處理可以有效清除廢水中的有機污染物，但是通常不能徹底清除，廢水依然會存留少量有機污染物，因此需要進一步處理。微生物自身的新陳代謝作用能夠清除廢水中很難降解的有機污染物，形成水與二氧化碳等無污染的物質。生化處理方法能夠有效減少成本投入，其整體效果非常好，操作非常簡單，設備管理與應用也不復雜。活性泥中的微生物在廢水中會產生好氧與厭氧反應，從而有效去除廢水中的氮氧化物等有機污染物。

2.5 固定類型生物技術

固定類型生物技術是一種新型處理技術，主要以生物火山巖濾料等生物材料為濾料進行廢水處理，其具有針對性，可以明確廢水的整體處理范圍。該方法能夠選擇相應的菌類，可對煤化工廢水中的異喹啉等物質進行有效處理。和普通污泥處理方式相比，固定類型生物技術可以顯著提高難降解有機物的處理效果，難以降解物質的清除率可達90%[6]。

2.6 生物炭生化處理

通常，經缺氧好氧生物技術處理的煤化工廢水不符合國家相關排放標準。隨著各項技術的不斷發展與完善，生物炭生化處理技術被廣泛應用于煤化工廢水處理中。生物炭處理需要在水中加入適當的粉末狀活性炭，活性炭有著很強的吸附能力，粉末狀活性炭和污泥、廢水等混合在一起，活性炭表面積通常比較大，能夠快速吸附活性污泥。另外，活性炭有助于廢水中COD的降解，所以，經過生物炭生化處理，廢水的COD指標顯著下降[7]。

2.7 高級氧化技術

有機化合物通常具備復雜性、多樣性，導致廢水處理非常困難。煤化工廢水含有許多復雜成分，如酚類、氮元素等有機物，其處理難度非常大，給煤化工企業廢水處理帶來巨大的挑戰，嚴重影響后續處理。高級氧化技術能夠有效解決該問題，煤化工廢水含有大量無法降解的有機物，嚴重影響生化處理整體效果。采用氧化處理后，廢水會產生大量自由基，對有機物進行降解，有效減少廢水中的有害物質。隨著廢水處理技術的不斷發展與完善，煤化工廢水處理效果會越來越好。但是，煤化工廢水成分復雜，大多數無法進行有效分解，如果只采用單一的處理方法，很難達到排放標準要求，因此，必須針對實際情況，將多種處理方式相結合，通過綜合處理不斷提高整體效果。

3 煤化工廢水處理面臨的問題

3.1 廢水處理成本高

隨著社會的不斷進步和生活水平的提高，人們越來越注重環境保護。國家陸續出臺了多項環保政策，環保力度不斷加大，各項環保工作逐漸開展，落實到實際生產中。目前，我國煤化工廢水處理設備與技術仍有待改進，與發達國家相比，仍存在一定差距。由于投入經費過高、成本大等原因，部分可達到環保節能標準要求的技術和設備無法推廣應用。為了提升廢水處理效果，充分滿足廢水處理要求，煤化工企業必須購買先進的技術和設備，但是這樣會導致廢水處理成本大幅度增加。再者，廢水處理需要大量凈化劑，只要有工業生產和廢水排放，就要不斷增加凈化劑的供應。因此，煤化工企業不僅要加大設備方面的資金投入，還要不斷加大廢水處理凈化劑等輔助手段的投入[8]。

3.2 廢水預處理效果不佳

早期建設的廢水處理項目受當時技術條件的制約，廢水預處理效果往往不佳。當時，人們對廢水預處理缺乏全面、深入的了解，采用的處理工藝主要是脫酸、萃取以及脫氨，脫除廢水中的氨與酚。但是，由于煤化工廢水pH偏高，萃取脫酚的實際效果不明顯，因此進入生化階段，水中的酚會大幅度增加。廢水經過相應處理后，水中的酚與氨含量仍然比較高，說明其實際處理效果并不好，處理后，其水質仍然比較差。另外，部分煤化工廢水含油量非常高，通常大于1 000 mg/L，水質波動較大，在這樣的環境下，廢水處理期間，常規氣浮裝置會存在大量泡沫，極大地增加了油水分離的技術難度[9]。

3.3 工藝技術落后，整體運行效果不穩定

煤化工廢水處理工藝多種多樣，但是當前大多數比較傳統和老舊，整體處理效果不穩定，處理后，水質往往無法達到環保要求。當前，煤化工廢水水質普遍偏差，大多數煤化工企業生產廢水的COD和氨氮含量非常高。如果采用常規工藝進行處理，會導致出水COD和氨氮含量嚴重超標，更不能實現零排放。如果出水水質超標，就會大幅度增加后續用水的技術難度。

廢水處理工藝會存在技術不合理或者設計不到位等問題。例如，若污水處理工藝存在重復，便會增加整體處理費用，降低厭氧負荷，導致整體處理效果不佳。部分廢水處理工藝主要通過硫酸調節廢水的pH，其間易產生硫化氫等有毒氣體，廢水處理工藝與設計存在不合理之處，導致整體處理效果不理想。所以，許多廢水處理工藝當前都無法真正做到零排放。

4 煤化工廢水處理技術發展的展望

近年來，煤化工企業快速發展，廢水處理備受社會各界的廣泛關注。煤化工生產過程極為復雜，其生產廢水存在成分復雜、難降解的特征，廢水處理困難。因此，人們要深入研究煤化工廢水處理技術。當前，高級氧化技術與膜分離技術是煤化工廢水處理技術的杰出代表。高級氧化技術具有氧化反應控制效率高、反應時間短等優勢，廣泛應用于廢水處理中，但是應用成本偏高，耗能較大，未來需要進一步改善。膜分離技術具有能耗低、應用范圍廣、不產生化學反應等優勢，也被廣泛應用于廢水處理中。隨著煤化工廢水處理技術的不斷發展與完善，未來，新型膜材料的應用范圍會進一步擴大，制備技術將會得到優化。當前，煤化工廢水處理技術快速發展，已經取得顯著成果，但是整體來看，處理技術依然相對單一，無法對廢水有效回收利用。未來，人們要結合實際情況，不斷優化廢水處理技術，讓不同技術有效互補，不斷提高煤化工廢水的整體處理效果。

5 結語

煤化工生產會產生大量廢水，廢水含有非常復雜的有害物質，很難有效降解，導致廢水處理難度大。當前，煤化工企業要推進煤化工技術改革，加強清潔生產技術的研發，減少廢水的產生，同時不斷提升煤化工廢水處理技術水平，開發新型水處理技術，針對不同污染物采取不同的處理技術，保障廢水達標排放，為生態環境的保護和自身的可持續發展奠定良好基礎。

參考文獻：

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