煤气化废水处理工艺浅析

张波慧

摘 要：我国在推行新型煤化工产业建设中，也逐步加强了煤气化技术的使用，但是煤气化过程会产生大量废水，如果不重视废水处理，很容易对环境带来污染。本文基于煤气化废水来源特点，在讨论各种处理现状与研究方向的同时，提出了深度处理构建思路，仅供参考。

关键词：煤气化;废水处理;工艺现状;研究方向

1 煤气化废水来源特点

煤气化废水是废水的一种，主要是在生产煤气或天然气的阶段产生的，通常来源于冷凝、洗涤与分馏工段，含有较大含量污染物、油、酚类，氨氮浓度也相对较高，毒性较强。由此可以看出，煤气化废水的主要特点，包括浓度大、污染性和毒性强、降解难度大[1]。

煤气化废水的另一显著特点为，各企业在原煤成分与气化工艺上差别较大。德士古气化工艺在废水量的产生，以及污染程度上都较低，但是相较于鲁奇气化工艺，不具备较强煤种适应性。与之相对的，鲁奇气化工艺会带来较大污染程度的废水，尤其是鲁奇气化工艺生成的废水中，酚含量较多，处理难度更大，运行成本同样很高。在煤种的应用上，气化工艺如果选择烟煤与褐煤为原料，相较于焦炭和无烟煤会带来更大污染。基于此，如果煤气化工艺和煤种不同，则煤气化废水处理工艺也会相应产生变化。

2 煤气化废水处理应用现状和研究方向

2.1 物化预处理工艺

煤气化废水中存在的氨、酚浓度，大大超出了生化处理的标准，因此，预处理的本质要求，就是脱酚除氨，从而达到降低后续生化处理单元负荷的目的，提升生化处理效果。对于煤气化废水中存在的不同种类成分，预处理在方式上也会有所不同。如果处理对象为酚类污染物，则以水蒸气脱酚法、溶剂萃取脱酚法为主。具体而言，水蒸气脱酚法相对简单，可以将废水中存在的挥发性酚类，通过蒸汽实现含酚蒸汽的分离，之后让蒸汽与钠碱溶液充分反应，产生酚钠盐溶液，利用酸中和方式进行提纯回收;溶剂萃取法则是在萃取剂高分配系数基础上，令酚转到萃取剂中，达到分离酚的效果。鉴于废水中含氨较多，而水蒸汽提纯方法可以分离氨，因此水蒸汽提纯法应用相对广泛。分离废水中油类物质，则通常以气浮法和隔油池分离法为主[2]。

2.2 生化处理技术

当前技术发展背景下，在煤气化废水生化处理工艺上，通常有序批式活性污泥法（SBR）与厌氧--缺氧--好氧组合工艺（A-A/O）。

SBR的工作原理为间歇曝气方式，主要是采用时间分割操作，实现对空间分割的替代，达到稳态生化反应的理想状态，具备运行间歇性与有序性。该工艺欲提升净化效果，主要是通过净化池厌氧好氧状态的变换实现的，而且净化池内部的处理水，可以稀释缓冲煤气化废水，耐冲击负荷较好，另外还有工艺操作简便，成本可控的优势。

A-A/O工艺则具备较高脱氮效率，可以形成类似生物选择器效果，使污泥沉降性能得到改善，而且也可以补偿硝化过程中的碱含量。但是A-A/O工艺的缺陷同样不容忽视，例如需要对污泥回流系统与混合液回流系统进行分别设置，会消耗巨大动力[3]。

3 煤气化废水深度处理思路构建探索

煤气化废水在生化处理过后，会减少大部分有机污染物、氰化物、氨氮等，但是其中还会存在一些难于被降解的污染物，这些污染物会对生化处理出水色度产生影响，难以达到国家排放标准，同样无法进行废水回收，因此需要进行一定程度深度处理。现阶段，煤气化废水深度处理工艺，主要以混凝沉淀法、吸附法、固定化生物技术与超滤反渗透等相关技术为主。

3.1 混凝沉淀法

传统去除悬浮物的方式，以反应沉淀工艺为主，常规反应沉淀、澄清技术会对滤池造成较大压力，生产成本较高。近些年，有人在此基础上提出了高校混凝沉淀技术，也就是在混凝沉淀池内部，进行折板、斜管、多孔网格的布置，利用微涡的高强度，提升混合均匀性，使反应速率提升;利用多层网格对水流剪切力与湍动度进行控制，使密实矾花容易沉淀。除此之外，应用高效小间距复合斜板沉淀设备，可以令上升流速达到3m/s左右，不出现堵塞问题，以保证在各个阶段不会对排泥产生障碍，提升出水水质，出水浊度可以降至低于3度的标准[4]。

3.2 吸附法

吸附属于传质过程的一种，由于未能百分之百发挥物质表面分子对物质外部的作用力，因此液体与固体表面可以对其他类型液体与气体，产生较强吸附作用，而且表面积越大，吸附能力就越大，这也是工业生产上，利用表面积较大的物质进行吸附的原因，常见的水膜、活性炭等。吸附法通常以多孔性固体为主，用固体表面吸附废水中的污染物质，达到分离效果。吸附法具备能耗较低、操作方便、污染物去除效果较好等优势，但是通常会耗费较多吸附剂，再生费用难以有效控制，因此应重视物美价廉吸附剂地开发工作[5]。

3.3 固定化生物技术

固定化微生物技术也是近些年应运而生的新技术之一，该技术最大的创新性，体现在可以在固定优势菌种时自由选择。被固定之后的细胞，明显提升了抗毒性。固定化生物技术可以令生物反应器之内的微生物细胞纯度与浓度得到显著提升，保持菌种数量，产生污泥较少，不会阻碍反应器内部的固液分离反映，在氨氮去除与有机物降解上优势相对明显。相关研究资料显示，好氧生物流化床法，在融合了固定化微生物技术后，对煤气化废水进行处理，在污染物去除率上，CODC可达98.6%、氨氮99.8%、挥发酚99.6%、悬浮物56.3%，而且效果相对稳定。但是鉴于菌种种类不同时，在不同物质氧化分解效率上差异相对明显，实际情况的煤气化废水成分复杂程度较高，因此在针对实际废水进行处理时，如果只采用單一菌种，则效果往往不尽人意。现阶段，煤气化废水中含有较多污染物成分的现象，已经引起了相关人员的注意，未来的研究内容，将倾向筛选成本更低的菌种，强化工程菌株的多样化功能方面。

3.4 超滤反渗透等膜处理技术

当前技术研发背景下，双膜技术是研发热点之一，该技术也是工程预处理方法之一。具体而言，超滤可以使废水中的有机物含量降低，防止反渗透膜受到污染，使膜的使用寿命进一步延长，令膜工程成本投入更加可控。除此之外，反渗透膜还能进一步起到良好脱盐效果。需要注意的是，双膜技术成本相对较高，因此迫于资金压力，很多企业并不会主动使用双膜技术。未来的研发重点，应放在降低双模技术成本投入的方面[6]。

4 结论

煤气化废水中污染物较多，处理难度偏大，而且每种处理方法都是优劣势并存，在具体处理上，应该根据实际情况，选择处理工艺最优解，达到废水排放标准。

参考文献：

[1]任源，韦朝海，吴超飞，吴锦华，谭展机.生物流化床A/O2工艺处理焦化废水过程中有机组分的GC/MS分析[J].环境科学学报，2006，26（11）：1785-1791.

[2]谢成，晏波，韦朝海，吴超飞，任源，刘显清.焦化废水Fenton氧化预处理过程中主要有机污染物的去除[J].环境科学学报，2007，27（7）：1101-1106.

[3]王东，王小东，朱引，沈斐，李激，王硕.生物吸附-多级A/O-活性焦组合工艺对污水中氮磷及有机污染物的去除[J].环境工程学报，2018，12（7）：1907-1916.

[4]徐春艳，贾胜勇，韩洪军，刘潇，庄海峰，赵茜，周志远.鄂尔多斯能源化工有限公司煤气化废水处理工程调试[J].中国给水排水，2014，30（18）：145-148.

[5]滕济林，姜艳，曹效鑫，苗文华，李若征，杜明生，郭雷雷.粉末活性焦强化A/A/O工艺处理煤气化废水的中试研究[J].环境科学学报，2014，34（5）：1249-1255.

[6]仝坤，蔺爱国，宋启辉，胡琳，王东，孟晓捷.LC-OCD分析活性焦吸附-生物降解去除稠油废水中DOC的历程[J].环境工程学报，2015，9（11）：5432-5438.