試論現代煤化工企業的廢水處理技術及應用

王來彬

（神華工程技術有限公司，北京 102200）

煤化工廢水處理技術的進展及發展方向，是我國當前發展中的重點內容。從實際發展情況來看，促進煤化工廢水處理，需要促進新技術的應用，并逐漸探究新型技術的發展方向，從而保證廢水處理合理性，盡量減少對環境的污染。本研究則在此基礎上，從當前煤化工廢水情況入手，對其技術進行研究，并明確未來發展方向。

1 現代煤化工項目含鹽廢水來源及特性

從當前發展情況來看，煤化工廢水為含鹽廢水，其產生包括多個階段，例如：水回用系統濃水、反滲透濃水和循環水系統排水等。此廢水對土地的影響較大，需要對其進行有效處理，從而降低其危害性。高鹽廢水通常是指含有一定量有機物，總溶解固體含量大于 3.5%的廢水。煤化工高鹽廢水成分復雜，含有的污染物以有機污染物和無機鹽類為主。

2 煤化工企業使用的廢水處理技術

2.1 預處理技術

2.1.1 脫酚

煤化工企業存在的化工廢水中通常含有一定量的酚，可以運用一些具備高比表面積的吸附型材料開展脫酚預處理，在吸附性材料處于吸附已經飽和的狀態后，可以運用一些相溶劑或者是蒸汽對應用的吸附劑開展再生處理。煤化工企業經常使用的吸附性材料主要涵蓋了存在改性的膨潤土、具有較好吸附作用的活性炭和大孔徑的吸附型樹脂。

膨潤土在表層區域通常會具備一些具有親水性的硅氧，但是其對于存在于水中的有機物具有的吸附能力比較差。因此在運用膨潤土作為煤化工吸附劑時，往往會先對膨潤土實施改性操作后再進行運用。將未經處理的膨潤土和已進行改性處理的膨潤土具有的脫酚性能開展對比研究，研究結果表明經過改性處理的膨潤土具有的吸附性能更好，實現脫酚平衡的時間較短，可吸附酚的總量更大。

活性炭實際上也是比較常用的吸附劑，活性炭的比表面積比較大、表層區域的孔構造比較發達，而且價格相對而言比較低，因此在煤化工企業進行廢水脫酚處理的過程中使用活性炭進行吸附的比較多。如果在進行苯酚處理時運用了吸附濃度達到60mg/L 的活性炭，在處于30℃的溫度，酸堿值處于6.0的環境下，經過活性炭吸附處理，苯酚的去除率可以達到86%[1]。

2.1.2 除油

結合煤化工企業排出廢水的特點，僅從視覺觀察即可以看出，廢水大多是一種油類物質，菌膠團的表層通常會覆蓋一層含油類物質，在后續進行的煤化工廢水處理開展除油階段，能夠比較好地對廢水中的含油量物質的處理效果進行改善。正常情況下，使用生化方式進行廢水處理對進水中的實際含油量的標準要求是小于50mg/L，通常使用隔油池或者通過氣浮法進行除油操作。

2.2 蒸氨

因為煤化工企業排出的廢水中通常情況下氨氮的濃度含量比較高，大多是在煤制氣發生反應的過程中進行高溫裂解和通過制氣反應中殘留下的氨氣導致的，廢水中氨氮濃度含量的高低將會直接影響硝化細菌具有的活性，甚至會對生化技術的廢水處理作用產生一定的影響，將會造成出水氨氮處于并未達到相關標準的狀態。

現如今，脫氨處理的過程通常會將水蒸氣汽提法作為主要選擇方法，相關工作人員會在進行煤化工企業產生的廢水中適當地通入大量的高溫蒸汽，從而減少煤化工廢水中含有的氨氮濃度含量，使已經經過處理脫出的氨氮實施分離操作、蒸餾操作，然后還可以將其進行回收以及再次使用。

2.3 深度處理技術

2.3.1 臭氧氧化技術

臭氧實質上是一類強化劑，臭氧在進行氧化的階段有兩種方式，一種是工作人員直接使用分子將臭氧進行氧化處理，另一種是工作人員直接借助臭氧的分化作用使其產生羥基自由基來發展氧化反應。臭氧具有的氧化能力較少，煤化工廢水中含有的COD（化學吸氧量），還可以有效減輕降低廢水中的顏色深度和渾濁程度，在一定程度上避免了煤化工廢水出現二次污染的可能性。

相關工作人員在進行內循環處理的反響器中使用臭氧對煤化工產生的廢水實施深度處理，COD 的實際去除率基本上可以達到40%～50%，對廢水中的酚類以及雜環類有機物具有的處理效果最佳。臭氧在進行單獨使用的過程中，廢水中含有的有機物和臭氧發生反應后往往會產生醛以及羧酸，這兩類物質并不會繼續和臭氧發生反應，在一定程度上可以限制臭氧具有的礦化作用，從而使臭氧的處理作用減弱。

2.3.2 非均相催化臭氧氧化技術

非均相催化臭氧氧化技術主要是創立在臭氧具有氧化作用的基礎上進行再度研發產生的新式高端氧化手段，是臭氧物質在特殊催化劑的作用之下產生的羥基自由基對廢水中含有的有機物實施的氧化處理和分化處理。被廣泛使用的催化劑主要涵蓋了金屬氧化物、經過金屬改性處理的沸石、活性炭等。現如今被廣泛研討的催化劑是金屬氧化物，金屬氧化物具有良好的催化作用，例如：氧化鋁、二氧化鈦等。

事實上將會直接影響臭氧物質氧化作用的主要因素還包括了酸堿值以及溫度。酸堿值將會直接影響羥基自由基的產生。酸堿值的增加有利于改善羥基自由基的數量，可以在一定程度上改善臭氧具有的氧化能力。在進行催化以及氧化的過程中，催化劑既具有一定的催化作用，還具備比較好的吸附效果，酸堿值的變化將直接影響金屬氧化表層區域電荷進行的轉移，從而將會直接影響臭氧對廢水中含有的有機物具有的吸附效果。

2.3.3 超臨界水氧化技術

超臨界水進行的氧化技術主要是運用水在超臨界環境下，具有比較好的非極性處理有機溶劑的特殊性質，既可以發揮出超臨界水對廢水中的有機物開展的氧化處理、分化處理的技術。這些技術往往具備比較高的反響效率，廢水處理得比較完全，反響器在結構構造上相對比較簡單，這些優勢主要是因為處于超臨界境地的水通常具有比較嚴重的腐蝕效果。無機鹽會直接在反響階段出現結晶直接分離出廢水，將可能會導致廢水處理設備和相關管道出現堵塞問題等不良影響，從而降低超臨界水進行廢水處理的經濟成本，進而嚴重影響了煤化工企業進行工業化應用效果。

2.3.4 光催化氧化技術

光催化氧化技術運用了半導體的材料，在紫外光線直接照射下將已經吸附在材料表層的氧化劑實施激發處理，從而產生了具有強化作用的羥基自由基，廢水處理人員可以運用羥基自由基對廢水中含有的有機物實施氧化分解處理，二氧化鈦是應用的最為廣泛的光催化劑。部分研究者運用光催化技術對高苯酚含量的廢水進行處理時，研究結果表明二氧化鈦的實際投加量達到2g/L，酸堿值達到3時，光照時間在2.5小時的條件之下，廢水中的苯酚的去除效果最好，基本上可以達到96%。

二氧化鈦進行催化技術時，在對一些難降解的廢水有機物進行處理的過程中通常具有比較明顯的效果，但是當前階段并未將其完全應用在煤化工的廢水處理過程中，主要原因是該類催化劑并不能做到充分運用太陽能的作用，廢水處理的反響器在進行設計的過程中難以真正滿足實際的煤化工廢水處理要求。

2.2.5 高濃度含鹽廢水處理技術

高濃度的含鹽廢水主要指高濃度的廢水經過深度處理和回用后處理的濃水，一般所采用的處理方式就是“預處理+膜濃縮”，達到了減少建設投資、節省能源的目標。如果污泥的濃度過低，會大大增加對于后續進行高濃度鹽水固化污泥處理的人力、物質費用以及維護操作的成本；反之，則很可能導致濃鹽水膜濃縮施工段自己的建設項目投資和營運管理成本上漲[2]。目前，常用的膜濃縮工藝主要包括高效逆滲、膜濃縮工藝、納濾膜濃縮工藝、優化后的微生物預處理和獨特分離等。進行了水泥過濾之后，軟化劑可以徹底去除對水體硬度，能夠防止對有機物和二氧化硅產生污染。該項技術的前處理系統較為復雜，消耗了許多堿。同時，該技術的預處理系統較為復雜，耗堿量較大。同時，該技術的預處理系統較為復雜，耗堿量相對較大。同時，工藝流程體系相對比較長，需要進一步強化開采出水與開發出水的關系。國內僅有長興電廠在脫硫廢水的處理中使用正滲透法和反滲透法相結合的薄膜濃縮技術。

3 煤化工廢水處理技術的發展方向

煤化工企業產生的廢水中難以降解的有機物總含量較高，成分相對比較復雜，現存的單一進行廢水處理的技術已經比較成熟，但是出水難以滿足廢水回收利用的要求。多種廢水處理技術的聯合使用能夠通過互補在煤化工企業的廢水處理階段獲得比較好的處理效果，因此研究復合型廢水處理技術已經成為煤化工企業進行廢水處理的未來研究方向之一[3]。

高級的氧化廢水處理方法通常具有氧化反應時間比較短、氧化反應過程處于可控狀態、氧化反應的降解作用強等優勢，但是現階段氧化處理技術的處理成本比較高、能耗比較大，在一定程度上制約了高級氧化技術的大面積使用，因此開發研究如何使高級氧化技術提高可行性將會成為煤化工企業進行廢水處理的研究熱點之一。

4 現代煤化工高鹽廢水處置的對策建議

4.1 加強源頭控制污染物產生和排放

煤氣化廢水的質量主要取決于煤的質量、原水的質量和氣化設備的類型，不適當的煤炭類型和工藝會對廢水質量產生重大影響。例如，新疆維吾爾自治區哈密地區富含石油的褐煤，不僅增加了污水處理難度，而且不適合煤化工，難以充分利用煤炭資源。煤化工廢水處理首先應從源頭進行控制，從不同地區、不同煤種的煤化工發展方式為煤化工產業發展方向提供依據，減輕原料帶來的有毒有害污染物的數量和濃度。

4.2 逐步推行“大水管理”

煤化工需要把“水”作為生產控制、統一輸送、統一輸送的重要環節，逐步引入“大水管理”，進一步加強了工業經營管理。煤化工公司要切實做好整全廠的節水。在該項目的建設初期，除了能夠達到國家政策所要求的平衡用水標準外，鼓勵第三方均衡用水，開發合適的節水技術。從生產工藝體系和工程的實際需求角度，煤化工公司需要不斷研究開發和引進節水環保的新型技術，盡可能綜合利用自然資源，實現物盡其用的理念[4]。

4.3 鼓勵高鹽廢水處理技術研發和推廣

現階段，高鹽度廢水深層處置綜合利用的總體科學技術水平還比較落后。高鹽廢水的無害化處理工作的難度很大、費用多，降低了企業在進行高鹽廢水的無害化處理工作中的主動積極性。為了進一步實現企業發展與高鹽產品廢水處理相結合的協調融合和統一，建議充分利用那些具有先進適宜節水環保技術、工藝、設備等配套設施的企業及其他產品加工廠和生產品的生態園區，逐步對高鹽產品廢水進行回收或重新再利用，實現企業發展與高鹽產品廢水處理相結合的協調融合和統一發展。先進的鹽水處理方法極大減少了企業及工業園區的高鹽度廢水處理。針對我國煤化工工程項目目前的經營狀況與技術瓶頸，環境質量管理企業可與科研院所共同展開一系列的技術攻關。例如，深度開發COD、鈣等復雜多組分的高濃度系統預處理技術，開發深度除去鎂離子及其他重金屬方面的新型處理技術。

4.4 開展煤化工分質結晶鹽研究

目前，蒸發罐和蒸發結晶是高鹽度廢水的出口，需要國家進行規范研究。建議提出具體的蒸發塘污染防治/管理標準、蒸發塘用途、可維持水體水質、技術規范等。蒸發器防滲透性能“蒸發結晶”審查可行的鹽資源，調查相應的產品標準和可能作為副產品使用的環境風險，并防止特定的污染。工業用鹽對于鹽的質量，理化性指標上，都只是規定了飲用水和不可以直接溶于工業飲用鹽中的有害物質含量，并沒有明確涉及到氨氮、重金屬等在煤化工高鹽類廢水中所存在的各種有害物質參數，現有飲用鹽類廢水的質量參數標準已經不再適用于飲用鹽類的工業飲用鹽。以銷售產品為主要目的的項目將嚴重影響下游鹽處理產品行業的健康和正常運行，造成嚴重的二次污染。建議根據取得煤化工高鹽技術要求，發現煤化工高鹽廢水的特點和污染物，研究相關標準中煤化工鹽分逐步結晶[5]。

5 結論

煤化工廢水處理技術進展及發展方向是推動煤化工企業全面發展的有效手段。主要圍繞廢水處理技術、注重煤化工廢水處理技術進展及發展方向提出幾點建議，以提升煤化工廢水處理的綜合水平，這對煤化工廢水處理技術的改革和創新具有重要的意義。作為煤化工企業的工作人員，應重視自身廢水處理能力的提升，進而為煤化工提供優質的廢水處理服務。