煤化工行業(yè)廢水處理技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

劉安國(guó)（貴州黔桂天能焦化有限責(zé)任公司，貴州 六盤水 553531）

煤化工行業(yè)廢水處理技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

劉安國(guó)（貴州黔桂天能焦化有限責(zé)任公司，貴州 六盤水 553531）

煤化工廢水是一種含有氨氮和各種有毒有害物質(zhì)的難生化降解有機(jī)廢水，本文地介紹了近年煤化工行業(yè)廢水處理技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，講述了煤化工廢水活性污泥法的機(jī)理、特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀。

煤化工廢水;物化處理;生物處理

煤化工廢水的來(lái)源主要來(lái)自兩個(gè)方面：其一是來(lái)自裝入煉焦?fàn)t的精煤處理，主要是煤的洗選、輸送、破碎和加工等物理處理過(guò)程中產(chǎn)生的加工、洗滌水。這類廢水主要含有煤泥、焦炭顆粒物，一般經(jīng)添加PAM后澄清處理后可重復(fù)使用；其二是產(chǎn)生于煤在隔絕空氣干餾生產(chǎn)過(guò)程中、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。

不同煤化工廠的煤化工廢水因煤原料和副產(chǎn)品回收工藝的不同，其所含有毒有害物的種類和含量會(huì)存在一定區(qū)別。通常除了氨、氰、硫氰根等無(wú)機(jī)污染物外，還含有酚、油類、萘、吡啶、喹啉、蒽等雜環(huán)及多環(huán)芳香族化合物。

煤化工廢水有機(jī)物種類繁多，以酚類化合物為主，酚類化合物對(duì)一切生物都有毒害作用，可以使細(xì)胞失去活力，使蛋白質(zhì)凝固，引起組織損傷等，對(duì)生物細(xì)胞直接產(chǎn)生毒害作用，使生物細(xì)胞失去活力。但是，經(jīng)馴化的活性污泥能高效地降解酚類化合物，降解率可達(dá)99%以上。煤化工廢水中含較多的毒性難降解有機(jī)物，在生化過(guò)程中抑制微生物的呼吸作用，復(fù)雜的有機(jī)成分在生物處理過(guò)程中，一些難降解有機(jī)物及中間物最后仍然無(wú)法降解，殘存在生物處理后的水中。

煤焦化及粗苯精制、LNG系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水含較高的氨氮濃度，通常經(jīng)蒸氨處理后仍達(dá)到150-250mg∕L左右。當(dāng)氨氮濃度超過(guò)100mg∕L時(shí)，硝化菌呈現(xiàn)自抑制特性，并隨著氨氮濃度的升高，抑制性增大，硝化菌的增長(zhǎng)速率減小。此外，煤化工廢水中含有的部分有機(jī)物對(duì)硝化細(xì)菌也具抑制作用。

煤焦化及后續(xù)的精細(xì)化工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水濃度高，難降解，尤其是酚類、多環(huán)芳烴、苯系物、重金屬等污染物的存在，使其外排對(duì)環(huán)境造成了巨大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。酚類大多為有機(jī)污染物，是一種可生化性差、處理難度極大的工業(yè)廢水。

煤化工廢水的處理工藝可分為物化法和生物降解法。國(guó)內(nèi)外煤化工廢水處理工藝一般遵循兩種工藝路線，其一為以活性污泥法為主體的“預(yù)處理－生物處理－后處理”物化、生物組合工藝；其二為單獨(dú)采用物化工藝，該工藝目前未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，還在試驗(yàn)階段。目前物化處理技術(shù)的研究有：

（1）微電解法（內(nèi)電解法）。

（2）混凝沉淀。

（3）濕式空氣氧化技術(shù)（CWO）。

（4）物化組合工藝。

國(guó)內(nèi)煤化工廠的廢水處理系統(tǒng)主要采用一級(jí)處理和二級(jí)處理，采用三級(jí)處理的還很少。經(jīng)一級(jí)處理的含氰污水是基于某些專門培養(yǎng)的好氧微生物，在氧存在的條件下能將酚氧化分解為二氧化碳和水，能將氰分解氧化成二氧化碳、銨鹽和水。其過(guò)程是由物理化學(xué)作用和生物化學(xué)作用完成的。物理化學(xué)作用就是利用活性污泥對(duì)污水中的酚、氰等有機(jī)物質(zhì)有很強(qiáng)的吸附能力，使污水得到凈化，此過(guò)程是在曝氣池的吸附段完成的。

生物化學(xué)作用的過(guò)程是：在有氧的條件下，好氧菌借其所分泌的酶（具有生物催化作用的活性蛋白質(zhì)）將酚水中的膠體有機(jī)物分解為溶解性有機(jī)物，連同污水中原有溶解性有機(jī)物一起滲透過(guò)好氧菌的細(xì)胞膜內(nèi)部，然后細(xì)菌經(jīng)過(guò)其生活活動(dòng)，將有機(jī)物氧化、分解并部分合成新細(xì)胞，最后在細(xì)菌體內(nèi)酶的作用下，使有機(jī)物分解成二氧化碳和水。生物化學(xué)過(guò)程主要是在曝氣池再生段充分供氧條件下進(jìn)行的。此過(guò)程式中細(xì)菌利用分解有機(jī)物得到的能量和營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)物合成新的原生物，于是細(xì)菌逐漸長(zhǎng)大、分裂，從而生成更多的細(xì)菌。由于菌體增多，活性污泥量也增長(zhǎng)，如果有機(jī)物含氮、磷或硫，則將分別被氧化成硝酸鹽、磷酸鹽及硫酸鹽。生物脫氮是利用前置反硝化法，反硝化細(xì)菌利用原水中的酚等有機(jī)物作為電子供體而將回流混合液中的NO2-和NO3-還原成氣態(tài)氮化物（N2或N2O）。

生物脫氮處理含酚氰廢水是通過(guò)微生物的生物化學(xué)作用將廢水的氨氮經(jīng)硝化和反硝化反應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，即廢水在好氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)，使NH3-N氧化為NO2-，進(jìn)一步氧化成NO3-，然后在缺氧池中進(jìn)行反硝化反應(yīng)，使硝態(tài)氮還原成N2脫出。

硝化反應(yīng)：

反硝化反應(yīng)(以甲醇為碳源)：

目前，國(guó)內(nèi)大部分煤化企業(yè)采用成本低、技術(shù)相對(duì)成熟的活性污泥法為煤化工廢水處理工藝的主流工藝，國(guó)內(nèi)煤化工廢水的處理現(xiàn)狀存在的問(wèn)題有：

（1）COD問(wèn)題

由于各企業(yè)的管理運(yùn)行上的差異，污水水質(zhì)不同，現(xiàn)有工藝氣水比和曝氣時(shí)間不夠，缺氧池停留時(shí)間不足，好氧池負(fù)荷過(guò)大，且焦化廢水的COD中一部分屬于難處理的苯環(huán)類物質(zhì)，現(xiàn)有系統(tǒng)沒(méi)有處理這部分難生化降解的COD的工藝段，所以導(dǎo)致出水COD超標(biāo)。

（2）懸浮物超標(biāo)，工藝生化段污泥活性不好，混凝沉淀池加藥混凝效果不好這些是導(dǎo)致出水懸浮物超標(biāo)的主要原因。

（3）磷超標(biāo)，聚磷菌在厭氧條件下會(huì)釋放出P，在好氧條件下則會(huì)攝取水中的P，系統(tǒng)中普遍設(shè)計(jì)好氧池偏小，好氧池停留時(shí)間不夠，微生物沒(méi)有足夠時(shí)間對(duì)廢水中P進(jìn)行吸收。

（4）總氮的問(wèn)題，國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)中增加了對(duì)總氮指標(biāo)的要求，但是A∕O工藝可以控制氨氮的達(dá)標(biāo)但是對(duì)于總氮卻無(wú)法保證。

（5）污水系統(tǒng)沒(méi)有考慮國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)多環(huán)芳烴、苯并芘等苯系物的要求。

（6）由于污水處理設(shè)計(jì)和主體工程往往是不同的設(shè)計(jì)方，在投入運(yùn)行后兼容性差，投入運(yùn)行后遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的情況較多。

（7）管理不善及進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)大，導(dǎo)致系統(tǒng)需要補(bǔ)加新鮮水調(diào)節(jié)進(jìn)水水質(zhì)，造成出水量大，生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡被破壞。

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求日益嚴(yán)格，不補(bǔ)充新鮮水、污水系統(tǒng)耐受性強(qiáng)、單位廢水處理成本低的污水處理技術(shù)是目前煤化工水處理工藝的研究難點(diǎn)。