煤化工废水处理技术面临的问题与技术优化研究

2020-01-13李永辉王文龙

化工设计通讯 2020年9期

李永辉，王文龙，米凯

（昊华骏化集团河南骏化发展股份有限公司，河南驻马店 463000）

1 煤化工企业生产废水处理特点与意义

1.1 废水的来源及组成

煤化工企业主要是以煤炭为原料生产和加工相关的化工产品，在此化工过程中会产生废水。废水主要是从三种工艺中产出的。一是水煤气的制备过程，在这过程中，煤与氧气以及蒸汽等产生反应混合成为水煤气，同时产生了氨氮，硫化物和氰化物等组成的废水。二是煤液化的过程，即煤经过加热裂解转化成各种油分的过程，而反应剩下残煤液化的废水中，含硫、酚等物质较多，COD值较高，但因其中有重油的存在，所以含盐较少，大部分为有机杂质组成[1]。三是煤焦油的炼制过程，即利用加热时的空气将煤变成气体、焦油或其他的化学物质等，在煤焦油的炼制过程中，产生的废水氨氮含量较高，也具有很高的COD值，成分较为复杂。

1.2 处理废水的特点

以上三个过程产生的废水构成都很复杂，且均存在大量的氨氮、硫化物、氰化物、酚类化合物以及焦油等污染物，此类物质处理起来也十分麻烦，废水处理特点主要有三个：第一个特点即是难降解。这个特点主要是针对有机污染物处理的过程，废水中含有联苯（C12H10）、异喹啉（C9H7N）等有机物，化学性质不活泼，用传统的化学方法处理很难实现安全有效。第二个特点即废水的色度和浊度高，以上工艺的生产过程中混有各种污染物，在废水中相互反应，本身化学性质活泼的污染物经过多次的相互反应最终可能会形成化学性质稳定的污染物，且伴有大量的有色基团，逐次加深废水的色度，导致很难对废水做脱色处理[2]。第三个特点即废水中污染物种类较多。由于煤化工的工艺过程较为复杂，且工艺的各个步骤都会伴有中间污染物，同时大量的废水污染物会不断发生化学反应，产生其他的污染物，所以不论是化学方法还是物理方法都很难处理废水使之重新利用。

2 煤化工厂处理废水的意义

煤化工工程产生的废水存在大量的硫化物、酚类化合物、焦油、氰化物等化学污染物，这些污染物的化学破坏性较强，如果没有经过大规模的安全处理，随意排放，不仅会对河流等造成污染，还会对污染排放区生物的生长状况造成不良影响。综上，化工企业需要对化工工艺中残剩的废水进行安全的处理，不仅可以对废水进行资源的再利用，还可以维持生态环境的稳定，对我国可持续发展有重要意义。

3 煤化工废水处理技术面临的问题

3.1 废水处理设备成本高

随着国家环境保护的政策出台，对环保的力度逐渐加大。但是就目前国内化工企业对煤化工废水的处理设备的科技技术没有跟上要求的脚步，少有的达到处理废水要求的设备也因其节能环保的性能较好，投资成本较高，所以售卖的价格也很高[3]。但是对于煤化工工厂来说，想达到国家规定的标准，并且高效完成任务，需要大量购买技术先进的废水处理设备，采购成本也就跟着提高。不仅如此，废水处理的过程中还需要大量的废水净化剂，只要不断地生产废水，就会不断地消耗废水处理净化剂。所以，为了高效满足化工企业的环保标准，需要增加购买处理废水的先进设备以及大量的废水处理净化剂。

3.2 废水预处理存在的问题

对于之前的废水处理过程，技术条件有限，加上煤化工企业对废水的预处理认知不足，采用的处理废水步骤为脱酸、萃取，脱氨等来完成废水中氨和酚的去除。但由于pH较高，酚的处理效果不好，所以生化段的水中存在大量的含氨成分。在废水处理完成后，若水中的酚和氨的含量不达标，则说明废水处理的效果不佳，水质仍处在较差的水平。不仅如此，对含油较高的废水处理中，用传统的处理方法会使得常规气浮装置有大量的泡沫，增大水油分离的难度。

3.3 处理工艺落后，效果不佳

对于现有的废水处理方法，大多偏于传统方式，在实际的操作中运行稳定性不佳，即使处理过的废水也很难达到国家规定的环保标准。在处理水质较为清洁的项目，传统的常规工艺可以达到标准，但是，在化工废水处理中，少有较清洁的处理项目，大多水质很差，传统的处理工艺无法达到“零排放”的环保标准，往往会出现氨氮超标的情况。就我国现在的化工企业排放情况来看，大部分煤化工企业废水的COD值很高，在大量的数据分析中，COD含量普遍在100～200mg/L，甚至少有出现更高的数值[4]。所以，只有很小一部分的化工企业可以做到排放废水稳定达标，排放废水超标对以后的回水利用也增加了一定的工艺难度。还有一部分企业的废水处理过程设计不合理，废水处理工艺步骤重复，不仅增加了处理成本，厌氧负荷也会偏低而导致最终的处理效果不佳。另外，有些企业采用硫酸来调节废水的pH，此操作容易产生硫化氢等有毒气体，设计流程不够合理，效果不够理想。综上，大部分化工企业的处理废水工艺无法达到国家环保标准的“零排放”，但这种水质不达标的废水若直接排放，对环境的影响十分恶劣。

3.4 煤化工废水的处理技术的优化方式

煤化工工程产生的废水中含有大量的污染物，不仅种类多且含量较高，为了达到规定的排放标准，需要企业对处理工艺不断优化，对处理废水项目的相关人员进行培训了解排放的标准。

3.5 预处理

煤化工工程中产生的废水中存在大量不易降解的有机物，所以第一步的目标即是对这类不易降解的有机物进行预处理，但是就现有的技术水平来看，一般的分离技术达不到理想的效果。在COD含量在3 000～4 000mg/L，氨氮的含量在800～1 000mg/L时，最先用砂沉对废水中的有机物进行浓缩，静态处理，再通过栅格等用具过滤物质，接着对已经无明显沉淀物的废水采取砂水分离等操作，同时，还可能对水质进行中和操作，最后就可以分离出废水的油相和水相。

3.6 生化处理

在废水进行预处理后，一定程度上会清除废水中的可见污染物，但实际上，废水中还是会存留一些杂质，无法做到完全清洁，需要进一步处理。首先，利用A/O等工艺处理水相，降低水相的COD值，并在传统的A/O基础上，在水中加入厌氧微生物，达到降解联苯、喹啉等有机物的目的。在沉降的工艺中，需要分离并去除链上的化学物质，使链状化学物质进一步分解成短链的化学物质，以上技术对工业废水的预处理有重要作用。不仅如此，还可以采用SBR等工艺，结合物理沉淀法去除废水水体中的有机污染物。

3.7 深度处理

通过生化处理的水体，很难再对水中的氨氮含量，COD值以及色度等进行处理，也无法再重新利用，但此时，可以通过特殊的化学方法处理废水，可有效减少颗粒物在废水中的比例。化学氧化法可以将有机化合物氧化成活性的自由基，并在与混凝沉淀结合时出现团聚的现象，废水中的COD值和氨氮含量会降低达到用水的标准，但是水中仍存在大量的无机盐，水的硬度较高。

3.8 精细化管理

煤化工生产的技术含量较高，只有煤化工企业高层对企业精细化管理，才能实现企业以及化工产业的可持续发展。首先，化工企业需要从整体上探究污水处理前后的系统联系，从煤的质量、工艺设计、运营环境等方面对主要的煤化工工程以及产生的水污染物来源特点有明确的了解，进而采取措施，减少污染物的排放。其次，废水处理技术需要重新工业化，在研究深度与主要工艺相同的基础上，需要起到一定的环保带头作用，不能一味地复制模仿。最后，企业应该重新树立排放废水的思想，丢掉重生产轻环保的老旧思想，落实国家的废水处理标准，积极培训企业工作人员的思想以及技术，真正达到精细化管理。