煤化工废水的处理技术及应用

张国军 王保安

摘要：我国能源总体上体现出煤炭资源丰富、石油资源和天然气资源相对贫瘠，这使得我国煤化工行业得到迅速的发展。针对煤化工中水处理工艺的应用现状进行科学合理的分析，并结合项目实例，详细介绍分析煤化工废水处理工艺的重要性，提出煤化工中水处理工艺设计要点，希望能够给相关工作人员提供一定的参考。

关键词：煤化工；废水；处理；技术；应用

1导言

在环境污染、化石燃料枯竭、水和其他资源短缺的巨大压力下，致力于经济有效的废水处理研究。一般来说，煤化工产生的废水的化学耗氧量（COD）在2000mg/L以上，酚类物质浓度超过400mg/L，同时还存在多种氧化物、氰化物、芳香族化合物、环类及杂环化合物等多种对环境和人体有毒有害的物质，在处理上仍存在着一些难点和瓶颈。

2分析煤化工中水处理工艺的重要性

通过分析煤化工中水处理工艺，能够有效提升能源的利用率，减少水资源的损耗。与传统的煤化工企业相比，新型煤化工企业中的水处理工艺比较先进，能够提高化工污水效果，降低能源的消耗量。为了拖动我国煤化工行业能够更加稳定快速的发展，相关设计人员要运用先进的设计理念，对传统煤化工中的水处理工艺进行相应的优化，进一步提升煤化工中废水处理效果，减少工业污染现象的产生。除此之外，在煤化工企业中，设计人员要不断引进先进的废水处理工艺，在提升煤化工废水处理水平的同时，不断减少生态环境污染，促进煤化工企业能够更好的发展。伴随我国城镇人口数量的逐年增加，能源的需求量越来越大，煤化工企业中通过运用先进的水处理工艺，能够保证煤化工工业废水得到妥善处理，保护人们赖以生存的生态环境。

3新型煤化工废水处理现状及问题

传统和新型的煤化工的废水主要分为两类，一是无机物含量高的高盐类无机废水，另一种是有机物含量高的废水。

针对无机废水来说，通常采用的是低盐废水混入+浓盐水处理+高度浓盐水固化的处理方法，经过预处理的废水再通过采用过滤、超滤、蒸发塘蒸发等机械手段使得盐分结晶。

针对有机废水来说，一般是采取物理化学处理+微生物方法处理+后续处理三个层次进行净化，先将废水进行预处理，将水质中有害于后续微生物处理的毒害物质去除掉，一般包括酚类、氨类、硫类、氰类等物质。这些物质浓度过高会导致微生物的死亡，当废水中这些毒害物质达到微生物降解处理的标准后，进入生物处理阶段，选取合适的菌种，经处理还有不能被降解的有机物的，再采取特定的方法将水体中少数物质除去。

虽然目前煤炭化工行业污水处理方法十分先进，但煤化工的废水成分十分复杂，很难明晰废水的成分。在分析水质时，通常会用COD、酚等化合物的含量作为指标，对于离子成分等缺乏相应的定量标准。预处理效果不佳，导致进入微生物处理的水质波动范围太大，使得微生物的生长环境不好，深度的后续处理方法较少，成本很高等。

4煤化工废水的处理技术

4.1预处理技术

煤化工废水首先需要进行预处理，由于废水中含有高浓度的难降解、有毒污染物，会对生物活性形成严重的抑制作用。通过使用物理和化学方法去除煤化工废水中酚、氨、硫化氢、脂肪酸等有毒的污染物，可为下一步的生物处理创造适宜的环境，提高废水的可降解性。预处理技术一般包含脱氮除酚工艺、除油技术、混凝和吸附法等。

目前煤化工企业普遍采用溶剂萃取脱酚和蒸氨组合工艺，这能够较大程度地降低废水的酚氨含量。但在此过程中，以低压蒸汽和中压蒸汽的形式处理废水，能耗相对较高，无法实现废水处理的经济效益。Cui P等针对加压固定床气化工艺排放的高浓度酚、氨废水，提出了溶剂回收系统热整合的废水处理工艺，通过使用蒸馏塔塔顶的溶剂蒸汽加热汽提器的溶剂来实现热整合，在不同的操作压力下，分析了两种热整合工艺，不但提高了酚和氨的去除率，并且能耗比常规工艺降低了18%左右，具有良好的应用前景。煤焦油废水需要经过除油处理，近年来，我国含油废水除油一般采用物理法。例如：（1）重力分离法利用油和水的不溶性进行分离；（2）气浮法利用油珠附着于大量微小气泡从水里分离出来，从而达到去除污油的目的；（3）旋转分离法利用离心沉降原理，实现污油与废水的分离；（4）聚结法原理与重力分离法相似，但通过使用油水分离器将油和水进行分离。

4.2煤化工废水生化处理工艺

与煤化工废水物化处理工艺，生化处理工艺操作流程比较简单。在煤化工企业中，生化处理工艺主要分为两种，分别是组合工艺法与活性污泥法等，其中，活性污泥法的应用效果比较好。通过运用合理的活性污泥法，能够保证煤化工废水中的污染物指标不断下降，提升废水的处理效果。但是，活性污泥法有一定的局限性，在实际工作中，要结合煤化工废水污泥含量，改进活性污泥法，进一步提升煤化工废水的总体处理效果。

另外，由于煤化工企业中的废水排放量不断增多，废水中的有机难降解物质含量越来越高，在一定程度上增加了煤化工废水处理难度，因此，相关设计人员要结合煤化工中水处理工艺的应用情况，不断优化活性污泥法，保证煤化工废水得到更好的排放。

4.3煤化工废水处理重点科研项目研究内容

當前国家科技部支持且正在执行的煤化工废水独立主题的科研项目有两个：①2015年5月启动的“863”课题“固定床气化废水处理及利用关键技术与示范”；②2016年9月启动的“十三五国家重点研发计划”“煤转化废水近零排放及资源化关键技术研究与应用示范”。主要研究内容包括：典型固定床气化废水水质特征及影响因素研究；固定床气化含酚废水新型高效络合萃取脱酚技术；脱酚蒸氨出水臭氧催化氧化-紫外芬顿氧化复合处理提高废水可生化性；亚硝化脱氮载体生化处理技术研究；研究煤化工过程废水处理与利用的新途径；研发高浓度有机废水制水煤浆技术；研究低损高效酚萃取剂，开发酚氨的协同脱除过程强化方法及脱除工艺；开发生物与化学协同、催化氧化深度处理难降解有机物技术研发高性能、长寿命适于含盐废水浓缩的膜材料、工艺及装备；研发适于高含盐废水的COD降解及重金属脱除、分质结晶分盐技术与工艺。

4.4加大对煤化工企业水源的保障力度

我国计划到2020年实现规划的3000万t煤制油，500亿m3的煤制气工程。发展煤炭化工行业，煤和水是其中最为重要的两个自然因素，而我国煤炭和水资源的分布却是相向而行的，煤炭资源大部分都分布在水资源稀少的北方山西、内蒙古等地区，一个大型的煤化工项目往往要消耗数千万至上亿立方米的水。针对我国煤炭产区大多分布于北方干旱少雨地区，水资源缺乏的特点，在厂区建设时就应该对水源有着充分估计，煤化工中每生产1t的产品，要用到10t以上的水，在采用地表水地下水的同时，注意对天然降水、矿区排水和矿井废水的利用，全力调配水资源。同时要注意企业内部水资源的循环利用，厂区要建有备用水库，预留更多优质水源，保障生产用水的稳定供应。

4.5寻找研发新型有效的污水处理微生物

要进一步加强微生物处理中菌种的研发工作，寻找更高效、适应能力更强的菌种，同时改善反应器皿，提高生物处理的效果。可以通过自然筛选以及基因工程技术的手段，培养出更加广泛和单一针对的微生物，提高处理效率。

结语：

鉴于煤化工废水具有高度复杂的难降解性，即使经过几十年的努力，特别是在“零排放”被确定为最终目标的情况下，以经济有效和环保的方式处理这类废水仍具有挑战性。在实际工作当中，要不断学习国内外先进的煤化工水处理工艺设计知识，提升自身的专业技能，从而推动煤化工企业能够更好的发展。

参考文献：

[1]张润楠，范晓晨，贺明睿，等.煤气化废水深度处理与回用研究进展[J].化工学报，2015，66（9）：3341-3349.

[2]姜忠义，李玉平，陈志强，郝红勋，刘建忠，韩洪军.煤化工废水近零排放与资源化关键技术研究与应用示范[J].化工进展，2016（12）：98.