煤化工废水处理面临的问题与措施

李晓艳

摘 要：近年来，我国社会经济快速发展，人们的环保意识大幅度提升，大众越来越注重生态环保。对于煤化工企业而言，废水处理是一项需要长期坚持的工作，其需要投入大量的人力、物力和财力，积极采用先进的技术措施和新工艺，不断更新与完善污水处理系统，保证处理效果最优。本文分析了当前煤化工废水的特点及存在的问题，进一步探讨了煤化工废水的具体处理措施，希望可以为相关从业人员提供些许借鉴。

关键词：煤化工;废水;处理方法

中图分类号：X784文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）23-0126-04

Abstract： In recent years， Chinas social economy has developed rapidly， peoples awareness of environmental protection has greatly increased， and the public has increasingly paid attention to ecological protection. For coal chemical companies， wastewater treatment is a long-term task， it needs to invest a lot of manpower， material and financial resources， actively adopt advanced technical measures and new processes， and constantly update and improve the sewage treatment system to ensure the best treatment effect. This paper analyzed the characteristics and existing problems of the current coal chemical wastewater， and further discussed the specific treatment measures of coal chemical wastewater， hoping to provide some reference for relevant practitioners.

Keywords： coal chemical industry;wastewater;treatment methods

化石能源是全球经济发展的阶梯，经济的发展离不开化石能源。我国的天然化石能源具有富煤、贫油、少气的结构，使得煤炭资源成为我国当前的主要能源。基于我国能源结构的特点，煤化工产业迅速发展起来。近年来兴起的现代煤化工以煤热解、气化为基础，以一碳化学为主线，以新型催化剂和工艺过程为核心，以工艺流程装备为保障，产品主要有合成油、天然气、烯烃、乙二醇、乙醇等。一方面，人们可以利用煤化工产品替代石油化工产品和燃料油产品，另一方面，可以将煤化工产品作为化工原料，缓解了国民经济发展对石油、天然气资源的依赖。未来，煤炭将由能源走向能源和原料并重，这是国家倡导的发展方向，并且煤炭原材料化的比例会逐渐增加。

煤和水是发展新型煤化工企业不可或缺的两大资源要素。但就现状来看，我国的煤炭资源与水资源分布严重失衡。陕西省、山西省等北方地区所探知的煤炭资源占据全国的近70%，但是这些地区的水资源占比不到全国的4%。水资源相对匮乏，对我国煤化工业的发展也产生了极大的负面影响。

众所周知，煤化工废水含有高浓度的酚类、油、氨氮等有机物，甚至含有吡啶、吲哚、联苯等芳香族物质。其具有水质波动大、水量多、高COD、生物毒性大等特点，煤化工废水属于一种典型的高浓度、有毒、难降解工业有机废水。新型煤化工企业既是用水大户，又是排污大户。为此，国家对煤化工企业的用水和污染物的排放也制定了严格的标准。未达标排放的煤化工废水将会对河流、土壤造成严重污染，对人们的生命造成极大的威胁。因此，煤化工企业必须严格按照相关规定要求，对煤化工废水进行合理的处理，只有符合规定标准之后才可以排放或中水回用，实现煤化工废水的零排放。因此，针对当前煤化工废水处理过程中存在的问题，采取科学合理的措施予以处理，对煤化工业的可持续发展有着重要的意义。

1 煤化工废水概述

1.1 煤化工废水的来源

煤化工是指以煤炭为原料，经过煤炭焦化、煤气化、煤液化、焦油化工、电石乙炔化、化工产品回收利用等化学生产过程，将煤炭转化为气态、液态、固态燃料及其他化工类产品，大致可分为煤焦化、煤电石、煤气化和煤液化等。煤化工废水是指在煤化工生产工艺中产生的工业废水，主要包括焦化废水、洗涤废水、冷却水、气化废水和液化废水等。煤化工废水通常含有大量的固体悬浮物颗粒、酚类、油类、氨氮等污染物，另外含有呋喃、咪唑、稠环芳烃、萘、酮以及含氮氧硫的杂环化合物等多种难降解有机污染物，这些有机化合物未经处理将会对生态环境造成严重的污染。所以，对于煤化工业生产与加工过程中所产生的废水，一定要针对不同生产工艺废水的特点，采取相应的技术措施进行处理，及时清除废水中的有害物质，在符合环保排放标准的前提下排放或者将其循环利用，有效节约水资源[1]，实现水资源的清洁利用。

1.2 煤化工废水的具体种类

1.2.1 煤液化废水。煤液化是利用固态煤生产汽油、柴油、液化气等燃料以及化學品的过程。煤炭原材料加工转化过程会逐渐产生并排放大量煤液化废水，该废水通常具有高浓度的COD、高色度，而整体盐含量是非常少的，这样就会出现高度乳化的现象，其不容易被降解。

1.2.2 煤气化废水。煤制气是指煤原料和煤焦在某种特定的温度和压力环境下产生反应，产生水煤气。煤气化废水主要来自煤气发生炉的煤气洗涤、冷凝及净化等过程。水质极其复杂，含有大量酚类、长链烯烃类、芳香烃类、杂环类、氰、氨氮等有毒物质，这些成分很难分解，会对环境造成严重的污染，煤气化废水是一种典型的高浓度难生物降解的工业废水。

1.2.3 煤制甲醇废水。通常，人们以水煤浆为原料，经加压气化、低温甲醇洗及脱硫等工艺，生产甲醇。煤制甲醇废水主要来源于气化废水，硫回收、甲醇精馏、灰水处理等装置所排的生产废水，煤浆系统的冲洗废水等。废水含有大量粉煤灰，氨氮、悬浮物含量高，如果不经过处理直接排放，将会对生态环境平衡造成不可逆转的破坏，因此煤制甲醇废水必须先处理后排放，以消除其环境破坏作用[2]。

1.2.4 煤焦化废水。煤焦化主要是煤原料在高温与真空的环境下分解，逐渐转变成为煤气、焦炭等物质的过程。煤焦化废水的主要成分为高浓度的酚类及氨氮，其含量低但具有高毒性，这是一种成分复杂、有毒、难降解的典型工业有机废水，常规煤焦化废水处理方法很难彻底清除污染物，不容易达到标准要求。

1.3 煤化工废水的特点

煤化工废水中的污染物组分由于加工工艺的不同存在很大差异[3]。废水含有多种污染物，如烷烃、烯烃、多环芳烃等杂环类有机污染物，氨氮、硫化物、氟化物等无机污染物，稠环芳烃、长链脂肪烃等致泡的油性物质，酚、氰化物硫化物等高毒性物质，还含有多种致色基团。同时，煤质差异、设备生产负荷变动、分离收集和处理工艺不够合理、管理水平差异等主客观因素也导致废水处理过程具有来水水质波动大等特点。

概括起来，煤化工废水存在以下特征：废水排放量大，水质变化大;污染物浓度高，成分极其复杂;色度高，COD和BOD含量高;含多种生物毒性物质，生化降解难度大。当前，我国煤化工废水存在或多或少的问题，处理问题在很大程度上也对我国煤化工行业的健康稳定发展产生了极大的影响，使得煤化工企业举步维艰，面临着严峻的挑战和考验。

2 煤化工废水的处理措施

由于污染物成分复杂、浓度高等特点，煤化工废水往往需要三个阶段的处理，即预处理、生物处理、深度处理，具体方法如下。

2.1 气浮法

煤化工废水含有大量油类物质，以往煤化工废水预处理主要采用传统的隔油法。废水隔油处理，能够有效提高生化处理的整体效果，但是该方法也存在不足，隔离出的油类无法进行有效利用，所以存在油类回收困难的问题。通过不断开展深入研究与实践，煤化工企业开始采用气浮法处理废水，这样能够有效减少弊端，在清除废水中油类物质的同时，可对废水中的油类物质实现回收和循环利用，有效减少物质受到二次污染的情况。通过气浮法对废水进行预处理，有助于废水的下一步处理[4]。

2.2 混凝沉淀法

絮凝是给水处理过程中极为重要的工艺，滤池出水水质主要由絮凝效果决定，在传统絮凝工艺中，水在设备中停留20～30 min，水中有许多絮凝不彻底的小颗粒。近年来，国内外出现了折板式、波形板等反应设备，有效改善絮凝效果。采用传统工艺的平流沉淀地、机械搅拌澄清池以及无阀重力滤池占地面积大，处理效率比较低，出水浊度高。近年来，通过使用协管、斜板沉淀池，沉淀效率有效提升，但是沉淀效果比较差，容易产生污泥堆积，导致水质严重恶化。高效沉淀理论突破传统理论认知，结果证明，协管斜板当中的颗粒在沉淀过程中和水结合，产生相对运动，后产生小漩涡，形成水流的脉动。

2.3 消除泡沫方法

造成煤化工废水处理过程中出现大量泡沫的因素有很多。例如，煤化工废水含有大量脂肪烃类、活化剂等化学物质，造成处理设备中出现大量泡沫。为了有效减少泡沫，废水处理前期的预处理阶段要有效去除这些物质。但是，常规处理方法弊端较多。例如，隔油池和空气气浮等工艺会使得空气中的氧逐渐融入水中，水的颜色会发生变化，还会出现氧化反应，从而产生很难降解的苯醌类物质，加大后期生物处理的难度。当前，人们已经合成出一种新型的惰性气体，它能够有效去除废水的油脂成分，有效预防废水处理过程出现氧化，减轻了后期处理泡沫的负担和麻烦[5]。

2.4 生化处理方法

预处理可以有效清除废水中的有机污染物，但是通常不能彻底清除，废水依然会存留少量有机污染物，因此需要进一步处理。微生物自身的新陈代谢作用能够清除废水中很难降解的有机污染物，形成水与二氧化碳等无污染的物质。生化处理方法能够有效减少成本投入，其整体效果非常好，操作非常简单，设备管理与应用也不复杂。活性泥中的微生物在废水中会产生好氧与厌氧反应，从而有效去除废水中的氮氧化物等有机污染物。

2.5 固定类型生物技术

固定类型生物技术是一种新型处理技术，主要以生物火山岩滤料等生物材料为滤料进行废水处理，其具有针对性，可以明确废水的整体处理范围。该方法能够选择相应的菌类，可对煤化工废水中的异喹啉等物质进行有效处理。和普通污泥处理方式相比，固定类型生物技术可以显著提高难降解有机物的处理效果，难以降解物质的清除率可达90%[6]。

2.6 生物炭生化处理

通常，经缺氧好氧生物技术处理的煤化工废水不符合国家相关排放标准。随着各项技术的不断发展与完善，生物炭生化处理技术被广泛应用于煤化工废水处理中。生物炭处理需要在水中加入适当的粉末状活性炭，活性炭有着很强的吸附能力，粉末状活性炭和污泥、废水等混合在一起，活性炭表面积通常比较大，能够快速吸附活性污泥。另外，活性炭有助于废水中COD的降解，所以，经过生物炭生化处理，废水的COD指标显著下降[7]。

2.7 高级氧化技术

有机化合物通常具备复杂性、多样性，导致废水处理非常困难。煤化工废水含有许多复杂成分，如酚類、氮元素等有机物，其处理难度非常大，给煤化工企业废水处理带来巨大的挑战，严重影响后续处理。高级氧化技术能够有效解决该问题，煤化工废水含有大量无法降解的有机物，严重影响生化处理整体效果。采用氧化处理后，废水会产生大量自由基，对有机物进行降解，有效减少废水中的有害物质。随着废水处理技术的不断发展与完善，煤化工废水处理效果会越来越好。但是，煤化工废水成分复杂，大多数无法进行有效分解，如果只采用单一的处理方法，很难达到排放标准要求，因此，必须针对实际情况，将多种处理方式相结合，通过综合处理不断提高整体效果。

3 煤化工废水处理面临的问题

3.1 废水处理成本高

随着社会的不断进步和生活水平的提高，人们越来越注重环境保护。国家陆续出台了多项环保政策，环保力度不断加大，各项环保工作逐渐开展，落实到实际生产中。目前，我国煤化工废水处理设备与技术仍有待改进，与发达国家相比，仍存在一定差距。由于投入经费过高、成本大等原因，部分可达到环保节能标准要求的技术和设备无法推广应用。为了提升废水处理效果，充分满足废水处理要求，煤化工企业必须购买先进的技术和设备，但是这样会导致废水处理成本大幅度增加。再者，废水处理需要大量净化剂，只要有工业生产和废水排放，就要不断增加净化剂的供应。因此，煤化工企业不仅要加大设备方面的资金投入，还要不断加大废水处理净化剂等辅助手段的投入[8]。

3.2 废水预处理效果不佳

早期建设的废水处理项目受当时技术条件的制约，废水预处理效果往往不佳。当时，人们对废水预处理缺乏全面、深入的了解，采用的处理工艺主要是脱酸、萃取以及脱氨，脱除废水中的氨与酚。但是，由于煤化工废水pH偏高，萃取脱酚的实际效果不明显，因此进入生化阶段，水中的酚会大幅度增加。废水经过相应处理后，水中的酚与氨含量仍然比较高，说明其实际处理效果并不好，处理后，其水质仍然比较差。另外，部分煤化工废水含油量非常高，通常大于1 000 mg/L，水质波动较大，在这样的环境下，废水处理期间，常规气浮装置会存在大量泡沫，极大地增加了油水分离的技术难度[9]。

3.3 工艺技术落后，整体运行效果不稳定

煤化工废水处理工艺多种多样，但是当前大多数比较传统和老旧，整体处理效果不稳定，处理后，水质往往无法达到环保要求。当前，煤化工废水水质普遍偏差，大多数煤化工企业生产废水的COD和氨氮含量非常高。如果采用常规工艺进行处理，会导致出水COD和氨氮含量严重超标，更不能实现零排放。如果出水水质超标，就会大幅度增加后续用水的技术难度。

废水处理工艺会存在技术不合理或者设计不到位等问题。例如，若污水处理工艺存在重复，便会增加整体处理费用，降低厌氧负荷，导致整体处理效果不佳。部分废水处理工艺主要通过硫酸调节废水的pH，其间易产生硫化氢等有毒气体，废水处理工艺与设计存在不合理之处，导致整体处理效果不理想。所以，许多废水处理工艺当前都无法真正做到零排放。

4 煤化工废水处理技术发展的展望

近年来，煤化工企业快速发展，废水处理备受社会各界的广泛关注。煤化工生产过程极为复杂，其生产废水存在成分复杂、难降解的特征，废水处理困难。因此，人们要深入研究煤化工废水处理技术。当前，高级氧化技术与膜分离技术是煤化工废水处理技术的杰出代表。高级氧化技术具有氧化反应控制效率高、反应时间短等优势，广泛应用于废水处理中，但是应用成本偏高，耗能较大，未来需要进一步改善。膜分离技术具有能耗低、应用范围广、不产生化学反应等优势，也被广泛应用于废水处理中。随着煤化工废水处理技术的不断发展与完善，未来，新型膜材料的应用范围会进一步扩大，制备技术将会得到优化。当前，煤化工废水处理技术快速发展，已经取得显著成果，但是整体来看，处理技术依然相对单一，无法对废水有效回收利用。未来，人们要结合实际情况，不断优化废水处理技术，让不同技术有效互补，不断提高煤化工废水的整体处理效果。

5 结语

煤化工生产会产生大量废水，废水含有非常复杂的有害物质，很难有效降解，导致废水处理难度大。当前，煤化工企业要推进煤化工技术改革，加强清洁生产技术的研发，减少废水的产生，同时不断提升煤化工废水处理技术水平，开发新型水处理技术，针对不同污染物采取不同的处理技术，保障废水达标排放，为生态环境的保护和自身的可持续发展奠定良好基礎。

参考文献：

[1]解艳妮，高东.浅谈煤化工废水处理存在的问题及对策[J].化工管理，2017（27）：175.

[2]刘彦婷，齐永红，杨宏远.浅析煤制甲醇废水的生化处理工艺[J].山西化工，2017（4）：74-76.

[3]刘闯.浅谈煤化工废水处理存在的问题及对策[J].工程技术，2018（27）302-303.

[4]谷力彬，姜成旭，郑朋.浅谈煤化工废水处理存在的问题及对策[J].化工进展，2018（1）：258-260.

[5]徐瑞萍.济宁地区煤化工企业废水处理存在问题及对策[J].科学与财富，2016（10）：754-754.

[6]张志鹏，印显东，李亮.新型煤化工废水处理技术问题与解决思路[J].环境与发展，2018（7）：67.

[7]邰阳，杨耀.内蒙古煤化工废水零排放中浓盐废水处理技术及存在的问题讨论[J].环境与发展，2017（27）：33-34

[8]张乃湛.煤化工废水处理技术存在的问题与解决对策[J].中国化工贸易，2019（21）：23-24

[9]杨芳军.浅析煤化工废水处理零排放技术问题及对策[J].中国科技纵横，2017（12）：9.