探讨煤化工废水的处理技术及应用

赵婷婷，王 真，郑雯倩

（1.石家庄市环境监控中心，石家庄 050022；2.石家庄市机动车排污管理中心，石家庄 050011）

煤化工主要的原材料是煤炭，但在工程实际实施过程中，会产生大量的工业废水，这种废水中含有大量化学物质，如酚类、含硫物质等，结构极为复杂，而且很难彻底清除干净。因此，相关企业需要根据煤化工废水的来源和特点，对处理技术进行科学、合理选择，尽可能地降低废水对环境的污染。

1 煤化工废水的种类及特征

1.1 煤化工废水的种类

1.1.1 煤液化废水

煤液化废水是指煤炭原料在油品转化加工过程中产生的大量废水，其实际来源主要有加氢裂化、加氢精制和液化等。从煤液化工艺角度来说，常见的手段有以下两种，一是直接液化，二是间接液化。该类废水主要成为是酚和硫，含盐量较低，但其盐成分的COD 值偏高，虽然容易乳化，生化过程却很难开展，增加了降解难度。

1.1.2 煤气化废水

煤气化废水是指原料煤在煤气发生炉内生成煤气的过程中产生的废水，主要产生于煤气或是天然气制造过程中的洗涤、冷凝及分馏等工段。从整个煤气化过程来说，其废水主要含有的物质包括硫化物、氰化物等，由此可以看出，煤气化废水中的污染物成分极为复杂，传统处理方法很难发挥作用。在煤气化过程中，涉及的气化工艺也不止一种，如水煤浆气化、粉煤气化等，不同气化过程对应的废水类型也存在很大差异性[1]。

1.1.3 煤制甲醇、烯烃废水

煤制甲醇废水主要来源于气化废水，该种废水含有大量的氨氮物质，如果随意排放，生态环境的平衡性将会受到巨大干扰。煤制烯烃废水是指煤制甲醇在烯烃合成环节产生的大量废水，该类废水含有大量有害物质，如果采用生化或者是直接燃烧处理，消耗成本将会进一步提升，处理难度极大。

1.1.4 煤焦化废水

煤焦化废水主要是指煤在隔绝空气条件下受热后发生分解，形成煤气、焦油、粗苯和焦炭等过程中所产生的废水，而且废水量较大，成分十分复杂，废水含有酚、氨氮、氰化物、杂环化合物和多环芳香化合物等，很难对其进行生物降解。特别是杂环化合物和多环芳香化合物不仅难以生物降解，而且具有较强的稳定性，具有致癌和致突变的作用，危害十分大，因此当前工业废水处理中焦化废水的处理一直是一个难题。

1.2 煤化工废水的主要特征

在实际煤化工生产过程中，水的需求较大，导致废水成分消除的难度升级，对工业生产也产生了阻碍。该类废水主要有三个特征。一是色度和浊度较高。煤化工生产的各个环节均会产生污染物，最终均被混合于废水中，在相关条件作用下，这些物质容易产生化学反应，最终生成助色基团物质和含生色基团物质等。二是废水中的物质难以彻底降解，尤其是联苯和喹啉等物质，彻底降解的机会少之又少。三是废水中的污染物种类复杂多样，这主要是由于煤化工生产流程极为复杂，任何环节都会产生不同种类的污染物，最终全部集合在废水中，如果单纯应用简单的物理或者化学处理方式，很难将废水中的污染物全部清除干净[2]。

2 煤化工废水处理技术实施过程中面临的问题

在选择煤化工废水处理技术时，人们要考虑实际废水的生产来源和组分，只有这样，才能让最终处理效果得到全面优化。但站在实际工作角度来说，煤化工废水处理技术在应用过程中还存在以下问题。

2.1 设备成本较高

在整个废水处理过程中，所应用的设备无论是在制造上还是在使用上均需要花费大量成本，这主要是由于现阶段的节能环保要求大幅提升，想要满足这些要求，技术投入力度必须有所提升，尤其是在废水处理净化剂的选择上，应该以实际废水情况来进行，针对性极强，而且废水成分越复杂，净化剂成本也就越高。除此之外，在废水工艺处理上，还应该使用新型处理技术，工作难度大大提升。

2.2 废水处理结果不达标

煤化工废水含有大量的有害成分，想要将其完全清除极为困难。因此，很多处理工艺无法真正达到“零排放”效果。为了与环保要求相适应，该类废水无法直接排放到大自然中，否则将会为人们日常生活和工作带来极大影响。除此之外，还有很多煤化工企业为了提升经济效益，不重视废水处理，导致周围环境污染日益严重。为此，在实际处理工艺研究时，应尽可能确保废水中有害物质的全面处理，最终达到“零排放”要求。

3 煤化工废水的处理技术及应用方式

3.1 预处理技术的应用

在预处理技术实施过程中，主要的作用对象是前期除油和除酚等内容。首先，在除油预处理过程中，主要涉及的方式有两种，一种是隔油法，另一种为气浮法。在使用隔油法时，工作人员应提前做好废水中轻质油等分类工作，借助生物处理将油类浓度降低到20 mg/L 左右。气浮法主要作用对象是废水中的悬浮颗粒物和油类物质，实现二者的分离操作，具体方式有加压、真空以及电解等。其次是脱酚预处理，该项操作主要是容积萃取脱酚工艺的应用，由此可以看出，所选择的萃取剂类型、浓度、pH 值等参数均会对整个脱酚效率产生巨大影响。另外，在脱酚预处理工作结束后，废水中的挥发酚和非挥发酚浓度可以降低97%左右，效果极为明显。最后是脱氨预处理，该项处理主要是对废水中的氨氮化合物等进行降解，以蒸汽除氨法的应用为主。在很多情况下，废水中的氨氮化物呈游离态，当与蒸汽接触后，分离作用极为明显，为后续氨氮化物吸收创造了有利条件。相关数据统计显示，通过氨预处理工艺的应用，整个废水中氨氮化物浓度可以降低97.5%左右，效果极佳[3]。

3.2 生化处理技术的应用

生化处理技术主要是借助微生物新陈代谢作用，最终实现污染物的处理和分解。首先是好氧生化处理工艺的应用，该工艺的应用范围极广，其中涉及SBR和PACT等内容。SBR是流化床反应池的代表，当除氟、除油等预处理操作完成后，废水中的CODCr浓度可以降低67%左右，氨氮化合物浓度也会降低43%。其次是厌氧生物处理工艺，煤化工业所产生的废水含有很多难以降解的物质，如喹啉等，该类降解操作在好氧条件下难以进行。为此，厌氧生物处理工艺的应用显得尤为重要，可以避免喹啉等物质出现。整体来看，生化处理技术的应用，可以让煤化废水处理效果变得更为明显，如果使用两级外循环厌氧反应器，总酚处理效率能够达到52%，促使废水可生化特性全面提升。

3.3 深度处理技术的应用

煤化工废水经历预处理和生化处理后，一般还会留有少量难以处理的污染物，进而导致其难易达到排放标准。为此，相关工作人员需要对其进行进一步处理，该操作也被称为深度处理。首先是混凝沉淀工艺的应用，相关工作人员可以借助混凝剂，将废水中还没有被降解的物质沉淀到底层。从以往研究结果得知，在该项技术作用下，废水的出水浑浊度可以降到低于3 NTU，弱化了后续滤池的进水负荷。其次是高级氧化工艺应用，常用的氧化剂有臭氧、Fenton 等，最终实现污染物的有效降解。其间，效果最为明显的氧化剂为Fenton，该试剂由二价铁离子和过氧化氢组成，在酸性催化条件下可以发生一系列化学反应，最终产生氧化性极强的活性产物，将废水中大多数有机杂质降解。从臭氧氧化剂应用角度来说，其基本原理与上述内容相同，该种方式对CODCr的去除率能够达到60%，在实际工作中经常使用。

3.4 泡沫的消除方法

煤化工废水含有大量的脂肪烃、表面活性剂等成分，正是由于这些物质的作用，煤化工处理设备在工作时会产生大量泡沫。为了避免对整个工艺流程产生影响，工作人员需要在预处理阶段开展泡沫消除操作。但从实际操作角度来说，倘若使用一般的泡沫消除方式，空气中的氧气会让废水色度提高，与此同时，多元酚氧化也会通过相关反应转变成苯醌等物质，该类物质的降解难度更高，为后续处理工作的开展制造了不小的困难。为此，研究人员对整个煤化工废水的特点进行了充分研究，最终借助惰性气体实现废水除油，让整个煤化工废液中油脂成分全面降解，避免预氧化等反应问题出现，这也为后期泡沫处理操作提供了极大便利[4]。

3.5 浓盐水的处理

当煤化工废水经过有效处理后，还需要开展盐水处理操作，并借助膜浓缩技术，最终获得可以重复使用的中水。在实际浓盐水处理工作开展过程中，可以对双膜处理过的反渗透浓水进行应用，最终全面提升处理效果。除此之外，当煤化工废水的含盐量进一步增加后，人们可以借助机械蒸汽压缩循环工艺，进一步开展废水的加热和蒸发操作，促使盐水迅速分离，并生成盐卤水。之后，工作人员便可以对盐卤水进行凝固处理，当盐卤水完全变成固体后，放置到堆填区进行埋藏。经过上述工艺流程操作，煤化工产业便能进一步降低废水排放污染，为环境保护工作开展提供有利条件。

3.6 酚类化学物质的毒性抑制

酚类化学物能够对部分微生物产生毒害作用，而且浓度高的酚类化学物甚至可以影响微生物的繁殖，降低其活性。在实际煤化工项目运行过程中，如果将酚类化学物质的毒性抑制策略应用到废水处理中，会使得整个废水中的微生物繁殖率大大降低，进而起到杀菌、降解等效果。为了对酚类物质杀菌影响进行控制，相关研究人员制定出生物增浓策略，该策略主要是对水力条件、高污泥龄等进行调控，构建低氧和最佳回流比条件，最终实现有毒化学物质的全面处理。

4 结语

煤化工废水具备浓度高、污染破坏性强等特点，其中还含有大量的氨酚类和氨氮类成分。除此之外，由于煤炭生产工艺和种类不同，所产生的工业废水成分存在很大差异性，进而加大了废水的处理难度。针对传统煤化工废水处理中存在的不足之处，相关工作人员需要根据实际废水特点，对处理技术进行完善，最终确保废水排放符合国家相关要求。