關于煤化工廢水處理與回用研究分析

中國五環工程有限公司 畢朝剛，丁志剛，吳迪

煤化工是我國工業的重要組成部分，我國是一個煤炭大國，所以煤化工產業發展水平也比較高。盡管煤化工生產技術水平有了明顯的提高，但是在現有的技術條件下，無法從根本上解決生產過程中所產生的水污染問題，煤化工企業在生產過程中所產生的廢水處理就成為社會各界關注的一個重要問題。當然，煤化工企業的廢水處理技術和處理能力也在不斷提高，在這種情況下有必要對煤化工廢水處理及回用技術進行更加系統的分析。

一、煤化工廢水處理與回用技術概述

煤化工企業生產中所產生的廢水中的污染物比較多，廢水的處理難度比較大，工藝相對比較復雜。從處理工藝來看，基本上包含三個重要的階段。第一階段，廢水的預處理，此階段比較典型的工藝流程主要包括：調節池→隔油氣浮設備→機械澄清池→生化反應池→中間水池→二沉池→監測水池，此工藝流程主要是對煤化工生產當中所產生的各種廢水進行預處理，為后續的廢水處理創造更好的條件。第二，廢水深度處理，廢水深度處理是處理煤化工廢水的關鍵環節，這一環節當中所運用的處理技術比較多，比較典型的工藝流程主要包括：化學氧化反應池→生化反應池→機械澄清池→氣浮濾池、超濾和反滲透。第三，處理以后的廢水回用，煤化工廢水經處理后具備重新使用的條件，重新進入煤化工企業的生產系統，從而達到廢水回收利用的目的。從前面的分析可以看出，現有的煤化工廢水處理系統的技術是比較復雜的，主要應用了物理化學法和生化法，當然就目前來看，深度處理技術在煤化工企業廢水處理當中的應用相對比較少，主要是因為深度處理技術的應用成本相對比較高，對煤化工企業來說也是一個不小的負擔。

二、煤化工廢水處理關鍵技術分析

（一）物理化學工藝

物理化學工藝是煤化工廢水處理與回收最常見的方法，相對于其他處理工藝，物理化學工藝具有成本低、處理效果比較理想的特點，主要包括兩種方法。

1.混凝法

混凝法是煤化工廢水處理當中經常采用的一種技術，可以用于煤化工生產當中所產生的多種廢水的預處理、中間處理和深度處理。混凝法在使用的過程中主要使用混凝劑來處理廢水，常見的混凝劑有很多，比如說聚合氧化鋁、氧化鋁鐵和聚合硫酸鐵。不同的混凝劑使用效果和成本有一定的差異，但是基本上都能達到預期的處理目標，當然在處理以后的回收等方面，使用混凝劑處理以后回收效果一般。另外，為了提高處理效果，使用混凝劑進行處理的過程中，還會使用一些助凝劑，常見的助凝劑主要是聚丙烯肽胺（PAM）。混凝法的處理步驟主要包括以下幾點。第一，詳細分析廢水的水質和水量，根據分析結果選擇最適合的混凝劑。第二，選擇好混凝劑以后，根據廢水量確定混凝劑的使用量，直接將混凝劑倒入廢水當中，采用機械攪拌或者是水力作用攪拌的方式，讓混凝劑與廢水充分發生反應，通過混凝劑的凝聚作用，將廢水當中的膠體物質和氫氣懸浮顆粒凝聚為顆粒比較大的絮狀體。第三，充分發生反應以后進入沉淀工序，經過一段時間沉淀以后，直接將處理好的水排出，剩下的就是絮凝體廢物。混凝法的內部反應機理是比較復雜，就目前來看還沒有一個明確的研究結果說明其處理機理。但是也有一些研究成果表明，混凝劑通過壓縮膠體的雙電層和吸附架橋等綜合作用來產生虛擬體，但是也有一些學者認虛擬體的產生是一個非常復雜的過程，可能會經過一些化學反應。在實踐當中，混凝法雖然是煤化工廢水處理當中一種非常重要的技術，但是煤化工廢水中含有的有毒有害物質比較多，單純使用混凝法無法解決，所以通常將其作為一種廢水治理的輔助技術來使用。

2.吹脫法

吹脫法也是一種非常常見的廢水處理方法，煤化工產生的廢水當中，有很多有毒有害氣體存在于溶液當中，如果有毒有害氣體的含量高于企業警戒濃度，可以向廢水當中通入空氣，通過讓平衡體系向氣體方向移動，將廢水中的有毒有害氣體排出。可以看出，這種方法原理相對比較簡單，是一種比較典型的物質傳遞方法。吹脫法在使用過程中對設備的依賴性比較明顯，廣泛應用塔式吹脫裝置等。這種吹脫裝置內部設計了填料吹脫塔，通過填料吹脫作用來實現廢水有毒有害氣體處理的目的。就目前來看，吹脫法在煤化工廢水處理當中的應用范圍比較有限，一般用于廢水當中氨氮的處理。所以，就目前來看很少有煤化工企業將吹脫法作為廢水處理的主要方法。

（二）生化處理工藝

1.厭氧水解酸化工藝

厭氧水解酸化是一種比較常見的生化處理工藝，這種處理工藝是目前應用較為廣泛的一種技術，在處理的過程中主要借助反應體系當中的微生物特殊的生存活動，來降解廢水當中的有機物，將廢水中長鏈有機污染物降解為易降解物質。微生物之所以能夠處理廢水當中的長鏈有機物或多環芳烴，一個非常重要的原因就是厭氧微生物當中能夠產生多種類型的開環酶體系，這種酶的主要作用就是降解廢水當中的各種有機污染物。因為，在當前各種煤化工技術所產生的廢水當中，有機污染物所占的比重是比較高的，所以在處理的過程中可以通過厭氧水解酸化的方法進行處理。而且研究成果表明，通過厭氧水解酸化菌的作用，可將很多有機物降解為小分子有機物。當然，厭氧水解酸化的處理過程也比較復雜，并且也不能完全處理煤化工廢水當中所有的污染物，所以很多有毒物質只能通過厭氧水解酸化的作用進行部分降解，但是即便是部分降解也能夠達到一定的調節均衡水質的目的。當然，厭氧水解酸化菌要想充分發揮其在煤化工廢水當中的作用，煤化工廢水當中必須含有其生長代謝所必需的營養，從目前來看煤化工所產生的廢水當中含有豐富的C、N、P等營養物質，為厭氧微生物的生長和代謝提供了所需的營養條件。經過處理以后，廢水當中的剩余污染物的可生化性得到明顯提升，可以利用其他方法和途徑進一步降解處理。

2.兩相厭氧生物處理工藝

兩相厭氧生物處理工藝是在傳統的厭氧生物處理工藝的基礎上發展而來的，因為使用微生物對廢水進行處理，基本上都是通過產酸細菌和產甲烷細菌來進行，但是這兩種細菌適宜生存的條件不一樣，所以無法讓這兩種微生物同時處在一個非常適宜的代謝環境當中來處理廢水，這種情況下必然會影響廢水的處理效率和效果。在這種情況下，一些學者提出了兩相厭氧生物處理工藝，這種生物處理工藝的特點是將產酸菌和產甲烷菌分別放在兩個相連的反應器內，不同的反應器內所設計的生存條件不一樣，從而讓這兩種微生物都處于最佳的生長狀態，這樣才能夠保證這兩種厭氧菌的處理效果，進一步提高廢水處理效率。在整個處理系統當中，產酸菌的作用是改善煤化工廢水當中有機物的可生化性，為后續處理創造良好的條件，也能夠進一步提高產甲烷菌的處理效率。所以，兩相厭氧生物處理工藝相對于傳統的厭氧生物處理工藝，其效率要提高很多，在煤化工廢水處理工藝當中應用得更加廣泛一些。

（三）深度處理工藝

深度處理工藝一般是煤化工廢水處理的最后一個環節，處理方法比較多，包括活性炭吸附法、膜分離法、化學氧化法以及生物處理法等等。其中，化學氧化法最具代表性。化學氧化法一般是通過氧化劑進一步去除煤化工廢水當中的各種有毒有害衍生物，達到提高廢水處理效果的目的。其中，氧化劑主要是CI2、Ca（CIO）2、KMnO4、O3等，不同的氧化劑適合處理的煤化工廢水不一樣，在使用之前需要分析煤化工廢水中含有的污染物種類。但是，一些研究成果顯示，單純使用氧化劑來去除廢水中的有機物效率比較低，添加了催化劑以后，處理時間大大縮小，還能顯著提高處理效果。比如，李瑞華在研究中就發現了這一規律，在使用臭氧氧化法處理煤化工廢水的過程中發現O3分子直接作用于廢水的過程中，廢水中有機物的去除率并不是很高，并且脫色反應時間也比較長，但是在加入催化劑以后，去除率有了明顯提升，其中使用的催化劑包括Mn2、Cu2+等，所以在使用化學氧化法處理煤化工廢水的過程中，需要根據氧化劑的類型選擇合適的催化劑，這樣才能提高廢水處理的效率和效果。比如某企業采用臭氧催化氧化工藝作為深度處理工藝處理西北某化工園區的煤化工廢水，其出水水質可以達到初級再生水水質指標，回用至化工園區。

三、煤化工廢水處理回用

煤化工廢水經過處理以后，需要將廢水統一儲存在一個地點，經檢測確認廢水達到處理標準以后，可以重新投入煤化工生產系統。在這一過程中，處理以后的廢水質量檢測是一個非常重要的環節，一般情況下，廢水質量檢測都需要實時進行，以現在的傳感器技術，可以隨時監測處理以后的水質變化，確保經過處理后的水質達標。如果發現經過處理以后的廢水質量不達標，需要分析在哪一個處理技術環節出現了問題，影響到最終的出水水質。在廢水回收利用的過程中，需要將廢水回收利用系統與供水系統區分，避免廢水與供水系統產生交叉對供水系統造成污染。值得注意的是，很多地區將煤化工企業所生產的廢水及處理以后的水質進行實時監測，監測的結果會匯總到當地的環境保護部門管理信息系統當中，作為監督煤化工企業開啟廢水處理系統的一種重要方法。當然，煤化工企業的用水應以回收利用廢水為主，以城市工業供水系統為輔，這樣才能最大程度地節約水資源，減少煤化工企業生產過程中的資源浪費。

總之，煤化工企業必須根據自身的生產狀況及污染物的特點，建立更加科學先進的污水處理系統，進一步提高污水處理能力和水平，使生產過程中所產生的污水都能夠得到及時有效的處理，并最大化地將處理后的廢水回收利用，以達到循環利用水資源的目的。