煤化工廢水處理技術(shù)的進(jìn)展及發(fā)展方向

賀晨

【摘 要】煤化工產(chǎn)業(yè)是我國(guó)重要的能源產(chǎn)業(yè)之一，是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的能源支柱，在我國(guó)政府的大力支持以及經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)下，我國(guó)煤化工行業(yè)飛速發(fā)展。但在飛速發(fā)展的同時(shí)因企業(yè)特性決定，煤化工行業(yè)帶來(lái)了較為嚴(yán)重的水體污染問(wèn)題，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅，如何對(duì)煤化工且生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行預(yù)處理、生化處理以及深度處理，從而降低煤化工廢水對(duì)環(huán)境的破壞已經(jīng)成為我國(guó)煤化工企業(yè)健康發(fā)展所必須解決的問(wèn)題。課題研究從此出發(fā)，深入研究我國(guó)在煤化工廢水處理現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，并結(jié)合高級(jí)氧化、膜分離為代表的深度處理技術(shù)，展望化工廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】煤化工；廢水處理；生化處理；深度處理

受煤化工企業(yè)生產(chǎn)特性決定，煤化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中必然產(chǎn)生對(duì)環(huán)境又巨大危害的廢液及相關(guān)污染物質(zhì)。煤化工生產(chǎn)廢水中含有大量酚氨烷烴芳烴等有毒有害物質(zhì)，此類(lèi)工業(yè)廢水常規(guī)辦法無(wú)法凈化及降解，處理難度高處理流程復(fù)雜也具有較高的成本。同時(shí)我國(guó)煤化工企業(yè)幾乎都分布在水資源較為緊缺的西北地區(qū)，此類(lèi)地區(qū)對(duì)水污染的敏感程度較高，可以使用水資源較為緊缺，廢水處理難度時(shí)間及形式也更加緊迫。我國(guó)政府出于生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展角度考慮，在2013年出臺(tái)了一系列化工廢水處理的相關(guān)管理?xiàng)l例，條例中規(guī)定，化工企業(yè)廢水處理回收率在達(dá)到95%及以上，并努力加強(qiáng)生產(chǎn)工藝的研究向零排放標(biāo)準(zhǔn)不斷前行。

一、不同煤化工工藝廢水特征

（一）煤焦化廢水

煤炭焦化處理是煤化工工廠生產(chǎn)中必須的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一，通過(guò)專(zhuān)業(yè)的高溫隔氧加熱爐，對(duì)原煤進(jìn)行高溫處理，促使其焦化。并分解成煤氣、焦油以及焦炭等初級(jí)產(chǎn)品。在該生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢水，廢水產(chǎn)出量較高。煤焦化廢水中含有大量有機(jī)成分，諸如苯系物、多環(huán)芳烴等等。降解處理難度極高。

（二）煤氣化廢水

煤氣化廢水是指煤化工企業(yè)在對(duì)煤炭焦化產(chǎn)物進(jìn)行二次處理，轉(zhuǎn)化為水煤氣的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的工業(yè)廢水。如碎煤加壓氣化、粉煤氣化和水煤漿氣化等工藝。不同工藝的氣化廢水產(chǎn)出量以及成分均不相同。廢水水質(zhì)差異巨大。

（三）煤液化廢水

煤液化廢水是在煤液化的工業(yè)產(chǎn)生環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的廢水及廢液，煤液化工藝從工藝流程一種以及生產(chǎn)方法角度主要分為直接及間接液化兩種方式，其中直接液化是汽油、柴油等高級(jí)產(chǎn)品的直接生產(chǎn)途徑。此類(lèi)工業(yè)廢水中氨氮成分含量較高，導(dǎo)致此類(lèi)廢水生化處理效率較低，難度較大。

二、煤化工廢水處理技術(shù)

我國(guó)在煤化工廢水處理技術(shù)方面的研究起步較晚，現(xiàn)階段廢水處理水平與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比無(wú)論是技術(shù)工藝還是施工水平都存在不小的差異。我國(guó)目前廢水處理主要分是那個(gè)階段完成分別為：廢水與處理技術(shù)；廢水深度處理技術(shù)；廢水生化處理技術(shù)三個(gè)階段。

（一）廢水預(yù)處理技術(shù)

廢水預(yù)處理技術(shù)主要針對(duì)感剛剛產(chǎn)生的工業(yè)廢水，通過(guò)工藝技術(shù)手段，降低工業(yè)廢水的含油量，從而提高廢水在后續(xù)處理中的降解及可生化效果。并對(duì)工業(yè)廢水中酚、氨類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行回收機(jī)再利用。工業(yè)廢水在經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，相比直接進(jìn)行生化處理的廢水有著更適合生化處理的水質(zhì)指標(biāo)。

（1）酚的回收

工業(yè)廢水的預(yù)處理階段會(huì)對(duì)廢水中包含的酚通過(guò)溶劑萃取和蒸汽吹脫兩種工藝方式進(jìn)行預(yù)處理。其中蒸汽吹脫是通過(guò)加熱工業(yè)廢水讓廢水中沸點(diǎn)較低的酚等物質(zhì)先揮發(fā)，并通過(guò)堿性溶液吸收，最后對(duì)酚溶液進(jìn)行精餾回收，完成對(duì)酚類(lèi)物質(zhì)的回收。蒸汽吹脫法屬于半物理工藝的回收方法，工藝技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，對(duì)回收設(shè)備要求也較低，目前被廣泛采用。但蒸汽吹脫法也存在回收效率不高，脫酚效果差等缺點(diǎn)。溶劑萃取法可以有效解決蒸汽吹脫法的弊端與不足。該方法利用酚在脫酚萃取溶劑中分配系數(shù)差，實(shí)現(xiàn)酚的分離與回收。

（2）氨的回收

在工業(yè)廢水的預(yù)處理中對(duì)氨的回收我國(guó)煤化工業(yè)企業(yè)都采用水蒸汽汽提法，通過(guò)對(duì)廢水的直接或間接加熱，完成對(duì)工業(yè)廢水中氨的氣提，隨后用磷酸銨溶液對(duì)氣體中的氨進(jìn)行溶解吸收。最后通過(guò)依靠氣體器完成對(duì)富氨溶液中氨的提取和回收。

（二）生化處理

生化處理是生物化學(xué)范疇下的廢水處理，是目前我國(guó)廢水處理中較為的先進(jìn)的處理工藝。通過(guò)利用微生物對(duì)有機(jī)物的分解及代謝作用。讓廢水中的難以處理和降解的有機(jī)物質(zhì)分解為二氧化碳和水扥無(wú)害物質(zhì)，從而降低廢水對(duì)環(huán)境的污染及影響。常用的生化處理方式有MBBR法、PACT法、厭氧生物處理法三種。

（1）MBBR生物處理法

MBBR是移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器技術(shù)的英文縮寫(xiě)。MBBR是硫化床和生物接觸氧化法的延伸和升級(jí)處理方法。在結(jié)合上述兩種方法的共有優(yōu)點(diǎn)前提下，進(jìn)一步提高了生化處理效率。該處理方式微生物及活性物質(zhì)通過(guò)懸浮填料函作為載體，通過(guò)曝氣池內(nèi)的曝氣和水流進(jìn)入硫化狀態(tài)，增加了微生物與廢水的直接接觸面積。從而提高的飛出處理的工作效率。同時(shí)MBBR生化處理方法因其工藝特點(diǎn)和生化流程決定，不需要傳統(tǒng)對(duì)活性污泥的回收和反循環(huán)處理，因此該方法設(shè)備較為簡(jiǎn)單，在成本、能耗、占地面積以及人力消耗方面都有較大優(yōu)勢(shì)。

（2）PACT法

Pact法是利用活性炭的吸附性質(zhì)，增強(qiáng)微生物與廢水中的有機(jī)物質(zhì)的接觸面積以及反映時(shí)間，從而提高生化廢水處理效率與處理效果。PACT法在微生物生化水中投入了大量的活性炭，活性炭因其多孔結(jié)構(gòu)決定對(duì)水中的有機(jī)物質(zhì)有巨大的吸附和固體停留能力。吸附容量可以達(dá)到100%-350%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，活性炭生物處理法，對(duì)廢水中的有機(jī)物質(zhì)綜合除去率可以達(dá)到75%。出水水質(zhì)超過(guò)了國(guó)家規(guī)定的工業(yè)廢水排放的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）厭氧生物處理法

厭氧生物處理法是通過(guò)厭氧生物對(duì)有機(jī)物的還原能力。將有機(jī)物中單環(huán)及多元結(jié)構(gòu)的有機(jī)物進(jìn)行拆解，轉(zhuǎn)換為容易降解和進(jìn)一步生化的小分子有機(jī)物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)污水的生化處理

三、深度處理

（一）混凝法

混凝法是向廢水中投入一定劑量的混凝劑，讓經(jīng)過(guò)生化處理后廢水中的膠狀物體以及微生物處理后產(chǎn)生的懸浮物質(zhì)，進(jìn)行沉降。通過(guò)過(guò)濾手段，對(duì)沉凝后的固定物質(zhì)進(jìn)行分離，從而降低了廢水的濁度以及色度。混凝法是目前煤化工業(yè)廢水處理中較為常見(jiàn)的技術(shù)之一，因其工藝技術(shù)簡(jiǎn)單，成本較低等特性決定在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。

（二）吸附法

吸附法是利用活性炭等多孔物質(zhì)或吸附能力較強(qiáng)的物質(zhì)對(duì)廢水中的固定物質(zhì)進(jìn)行吸附，從而達(dá)到降低廢水污染物質(zhì)指標(biāo)的深度處理方法之一。根據(jù)目標(biāo)吸附物質(zhì)的特性以及可被吸附條件，吸附法一般分為物理吸附、化學(xué)吸附以及離子交換吸附3種類(lèi)型。在工業(yè)廢水凈化的后期處理中，很據(jù)目標(biāo)廢水的固定有害物質(zhì)的成分以及組成比例選擇對(duì)應(yīng)的吸附方式，完勝對(duì)煤化工業(yè)廢水的吸附處理。

四、煤化工廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向

煤化工廢水中因有機(jī)物含量較高，成為較為復(fù)雜等特性決定，煤化工廢水處理工作難度較高。我國(guó)在煤化工廢水處理工藝研究上雖已經(jīng)取得一定成果，但就目前來(lái)看依舊存在許多不足，多數(shù)煤化工廠因成本問(wèn)題決定，無(wú)法選擇最適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎ瑥U水最終處理也達(dá)到不了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)煤化工業(yè)廢水處理技術(shù)的研究，全面在提高處理工藝技術(shù)質(zhì)量的前提下，全面降低廢水處理工藝成本。將開(kāi)發(fā)高校復(fù)合處理新廢水處理工藝作為業(yè)內(nèi)主要研究目標(biāo)之一。其中膜處理技術(shù)具有無(wú)相變、無(wú)化學(xué)反應(yīng)、選擇性好等特點(diǎn)，適合我國(guó)煤化工企業(yè)現(xiàn)狀，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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