新形势下煤化工污水处理技术研究

谷力彬

摘要：我国属于多煤少油国家，在国民经济快速发展的背景下，各行业领域对于能源的需求量持续提升，煤化工行业的发展面临着非常可观的形势。由于煤化工的一大特点是耗水量大，所以维持煤化工的生产过程必然会产生大量的污水。而我国的煤炭资源和水资源却呈逆向分布，在煤炭资源丰富的地区，水资源往往十分匮乏。因此，工艺合理，经济可行，使经过处理的污水能够循环利用的废水处理方案会给高耗水的煤化工企业带来巨大的经济效益、社会效益和环境效益。

关键词：煤化工；废水；处理技术；解决方案

引言

新型煤化工产业经过十年的快速发展，技术逐步走向成熟，但在一定程度上仍然存在高煤耗、高水耗、高碳排放、高废水排放的“四高”问题，综合我国煤炭资源的分布情况和新型煤化工的建设地点，“四高”中最为突出的问题就是高水耗和高废水排放。目前，社会对煤化工产业的争议较大，但因其作为国家能源结构中的重要组成部分，并不能随意取缔，而应结合煤化工的特点，寻求解决方案，以突破新型煤化工发展的瓶颈———水的制约。因此，从煤化工整个工艺系统出发，去寻求煤化工水资源综合利用新途径，对于新型煤化工未来稳定发展意义重大。

1 新型煤化工废水的特征分析

1.1煤化工污水的主要特征

煤化工污水主要分为煤焦污水、煤制油污水、煤制气污水等，相较而言，煤化工废水有如下特点。

（1）有机物浓度高。COD一般在2000 mg/L以上，有的甚至高达几万乃至几十万mg/L，相对而言，BOD較低，很多废水BOD与COD的比值小于0.3。

（2）成分复杂。含有毒性物质废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多，还多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物。

（3）色度高，有异味。有些废水散发出刺鼻恶臭，给周围环境造成不良影响。

（4）具有强酸强碱性。

1.2 废水的主要危害

高浓度煤化工有机污水主要有以下3 种危害：

（1）需氧性危害。由于生物降解作用，高浓度有机污水会使受纳水体缺氧甚至厌氧，多数水生物将死亡，从而产生恶臭，恶化水质和环境。

（2）感观性污染。高浓度有机污水不但使水体失去使用价值，更严重影响到水体附近人民的正常生活。

（3）致毒性危害。高浓度有机污水中含有大量有毒有机物，会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，最后进入人体，从而危害人体健康。

2 新型煤化工废水处理工艺

当前，国家不再允许煤化工粗放发展，而是在如何谋划可持续发展方面提出了新的要求，其中最重要的一个环节就是环境污染的处理。因此，对煤化工废水达标、甚至是提标处理的要求就摆在行业发展的面前，好的工艺技术是关注重点。一般来讲，煤化工废水的检测指标主要包括pH值、COD、BOD、总氨、总酚、挥发酚、氰化物、硫化物、油类、含盐量等，其工艺路线一般为“预处理→厌氧生化处理→好氧生化处理→→深度处理→回用处理→回用产生的浓盐水处理”。

3.1 预处理除油

生物处理工序对进水含油质量浓度的要求是一般≤50mg/L，最好控制在10mg/L以下。由于煤化工废水中的油类物质主要来源于气化。煤炭液化工艺排水系统，且一般以轻质油为主，故此类废水通常采用隔油法处理。隔油法工艺主要有气浮隔油、混凝隔油和吸附隔油等。通过除油，将废水中油含量降低至10mg/L以下，以便进行后续的生物处理。

3.2厌氧生化处理法

厌氧生化处理法主要指废水中的有机污染物在厌氧条件下经微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于60%。厌氧生化处理可以有效对难降解有机物进行初步降解，提高废水可生化性。主要有厌氧滤池（AF）、升流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧流化床（AFB）和厌氧接触膜膨胀床反应器（AAFEB）等。

使用UASB处理高浓度污废水，UASB的容积负荷可高达10 kg/ m3·d～50 kg/ m3·d （好氧最高为5 kg/m3·d～10 kg/ m3·d），HRT可缩短为10 h～12 h ，这与污泥床中保留有大量厌氧颗粒污泥是分不开的。厌氧颗粒污泥大多呈颗粒状，直径0.15 mm～5 mm ，具有良好的沉降性和生物活性。同时，人们在使用厌氧工艺过程中开发了水解（酸化）工艺。

水解酸化的目的是把废水中的不溶物转变为可溶物，将微生物难降解物质转变为生物易降解物质。研究证实，厌氧消化过程中的水解酸化段，不但能降低CODCr ，而且还可以提高废水的可生化性，利用这一特点，人们设计并开发了多种类型的水解酸化反应器，在生活废水、印染废水、食品废水、化工废水等治理工作中发挥了重要作用，获得了满意的效果。

3.3好氧活性污泥法

在污水处理中，活性污泥法是应用最广的技术之一，它是自然界水体自净的人工模拟，是对水自净作用的强化，利用悬浮生长的微生物絮凝体处理有机污水。随着在实际生产上的广泛应用和技术上的不断革新改进，特别是近几十年来，在对其生物反应和净化机理进行深入研究探讨的基础上，活性污泥法在反应动力学以及在工艺方面都得到长足发展，出现了多种能够适应各种条件的工艺流程。当前，活性污泥法已成为各类有机污水的主体处理技术。

根据各种不同运行方式的工艺特征与应用条件可将好氧活性污泥法分为：普通活性污泥法（CAS）、减量曝气活性污泥法、分段进水活性污泥法（SFAS）、吸附—再生活性污泥法（CSAS）、完全混合活性污泥法（CMAS）、高负荷活性污泥法 、纯氧曝气活性污泥法（HPOAS）。以上这些污水处理方法都是对传统活性污泥法在使有机负荷及需氧量提到均衡，提高曝气池对水质、水量、冲击负荷的适应能力，减少污泥产生，缩短曝气时间，提高氧向混合液中的传递能力及利用率，减少污泥膨胀现象发生等方面进行的改进，改进的同时又不可避免地出现处理效果差等缺点，尤其是对于高浓度有机污水，更具有难处理性。endprint

3.4 A/O处理法

由于煤化工废水的成分非常复杂，往往通过单纯的厌氧处理法或者好氧处理法无法满足废水处理的需要，因此，需要结合上述两种方法的优点进行组合，从而实现较好处理煤化工污水的目的。厌氧处理法通常适合于高浓度有机废水的处理，而好氧处理法适用于低浓度有机废水，对于BOD质量浓度为300～700mg/L的煤化工废水，虽然厌氧处理法和好氧处理法均可使用，但是后者更经济。虽然厌氧处理法具有耗能低。效率高以及可以回收能量的优点，但面对成分复杂的煤化工废水，一般采用先厌氧，再好氧的工艺方法（A/O工艺），以保证出水水质能够达到排放标准。

3.5深度处理

深度处理一般为采取高级氧化+生物膜法等工艺对生化处理出水进行进一步处理。二者联合处理可以將COD由350mg/L左右降至50mg/L以下，满足国家排放或回用标准。[4]

高级氧化法主要是常温常压下利用强氧化剂（如过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸盐、臭氧等）将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水。

生物膜法主要是采用膜生物反应器作为处理的核心，膜分离生物反应器中的膜组件相当于传统生物处理系统中的二沉池，利用膜组件进行固液分离，截流的污泥回流至生物反应器中，透过水外排。按膜组件和生物反应器的相对位置，膜分离生物反应器又可以分为一体式膜生物反应器、分置式膜生物反应器、复合式膜生物反应器三种。

3.6 浓盐水处理

浓盐水是指回用处理过程中反渗透工艺的浓水，水中的盐分和污染物经反渗透膜浓缩至原来的数倍，污染物以难生物降解的稳定有机污染物为主。浓盐水处理是实现煤化工废水“零排放”的最终环节。目前我国浓盐水处理包括 3 种途径：地下深井灌注、蒸发塘与蒸发结晶。现阶段，地下深井灌注技术在我国缺乏相关法律政策、制度和监管手段，其环境风险极大，因此一般不会采用。蒸发塘技术本身受自然环境的影响较大，同时底泥需要妥善处置处理，因此该技术仍不是一种稳定、可持续的处理方法，只能作为工程调试阶段和事故阶段的紧急处理措施。蒸发结晶技术将液态的浓盐水转化为固态的混合结晶盐，在一定程度上实现了煤化工废水的“零排放”，也是现阶段较为成熟和认可的工艺，但需要明确的是，混合结晶盐尚难以实现资源化，其分质资源化处理是浓盐水蒸发结晶技术研究发展的方向。

结束语

通过对污水处理系统的工艺技术路线和工艺运行条件进行优化，污水处理系统实现了正常运行，减少了污水处理系统各类化工原材料的消耗，降低了污水处理的成本，实现了污水的达标排放。环保设施的正常、稳定运行，减轻了环保压力，减少了主生产装置因环保原因造成的减产、停车，由此降低了因减产、停车造成的损失以及开停车对化工设备、装置造成的损害，取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]郝志明，郑伟，余关龙. 煤制油高浓度废水处理工程设计[J]. 工业用水与废水，2010，41（3）：76-79.

[2]孙孟洋. 臭氧氧化-曝气生物滤池组合工艺的应用[J].工程技术，2017（57）：267-268.endprint