关于煤化工废水处理与回用研究分析

中国五环工程有限公司 毕朝刚，丁志刚，吴迪

煤化工是我国工业的重要组成部分，我国是一个煤炭大国，所以煤化工产业发展水平也比较高。尽管煤化工生产技术水平有了明显的提高，但是在现有的技术条件下，无法从根本上解决生产过程中所产生的水污染问题，煤化工企业在生产过程中所产生的废水处理就成为社会各界关注的一个重要问题。当然，煤化工企业的废水处理技术和处理能力也在不断提高，在这种情况下有必要对煤化工废水处理及回用技术进行更加系统的分析。

一、煤化工废水处理与回用技术概述

煤化工企业生产中所产生的废水中的污染物比较多，废水的处理难度比较大，工艺相对比较复杂。从处理工艺来看，基本上包含三个重要的阶段。第一阶段，废水的预处理，此阶段比较典型的工艺流程主要包括：调节池→隔油气浮设备→机械澄清池→生化反应池→中间水池→二沉池→监测水池，此工艺流程主要是对煤化工生产当中所产生的各种废水进行预处理，为后续的废水处理创造更好的条件。第二，废水深度处理，废水深度处理是处理煤化工废水的关键环节，这一环节当中所运用的处理技术比较多，比较典型的工艺流程主要包括：化学氧化反应池→生化反应池→机械澄清池→气浮滤池、超滤和反渗透。第三，处理以后的废水回用，煤化工废水经处理后具备重新使用的条件，重新进入煤化工企业的生产系统，从而达到废水回收利用的目的。从前面的分析可以看出，现有的煤化工废水处理系统的技术是比较复杂的，主要应用了物理化学法和生化法，当然就目前来看，深度处理技术在煤化工企业废水处理当中的应用相对比较少，主要是因为深度处理技术的应用成本相对比较高，对煤化工企业来说也是一个不小的负担。

二、煤化工废水处理关键技术分析

（一）物理化学工艺

物理化学工艺是煤化工废水处理与回收最常见的方法，相对于其他处理工艺，物理化学工艺具有成本低、处理效果比较理想的特点，主要包括两种方法。

1.混凝法

混凝法是煤化工废水处理当中经常采用的一种技术，可以用于煤化工生产当中所产生的多种废水的预处理、中间处理和深度处理。混凝法在使用的过程中主要使用混凝剂来处理废水，常见的混凝剂有很多，比如说聚合氧化铝、氧化铝铁和聚合硫酸铁。不同的混凝剂使用效果和成本有一定的差异，但是基本上都能达到预期的处理目标，当然在处理以后的回收等方面，使用混凝剂处理以后回收效果一般。另外，为了提高处理效果，使用混凝剂进行处理的过程中，还会使用一些助凝剂，常见的助凝剂主要是聚丙烯肽胺（PAM）。混凝法的处理步骤主要包括以下几点。第一，详细分析废水的水质和水量，根据分析结果选择最适合的混凝剂。第二，选择好混凝剂以后，根据废水量确定混凝剂的使用量，直接将混凝剂倒入废水当中，采用机械搅拌或者是水力作用搅拌的方式，让混凝剂与废水充分发生反应，通过混凝剂的凝聚作用，将废水当中的胶体物质和氢气悬浮颗粒凝聚为颗粒比较大的絮状体。第三，充分发生反应以后进入沉淀工序，经过一段时间沉淀以后，直接将处理好的水排出，剩下的就是絮凝体废物。混凝法的内部反应机理是比较复杂，就目前来看还没有一个明确的研究结果说明其处理机理。但是也有一些研究成果表明，混凝剂通过压缩胶体的双电层和吸附架桥等综合作用来产生虚拟体，但是也有一些学者认虚拟体的产生是一个非常复杂的过程，可能会经过一些化学反应。在实践当中，混凝法虽然是煤化工废水处理当中一种非常重要的技术，但是煤化工废水中含有的有毒有害物质比较多，单纯使用混凝法无法解决，所以通常将其作为一种废水治理的辅助技术来使用。

2.吹脱法

吹脱法也是一种非常常见的废水处理方法，煤化工产生的废水当中，有很多有毒有害气体存在于溶液当中，如果有毒有害气体的含量高于企业警戒浓度，可以向废水当中通入空气，通过让平衡体系向气体方向移动，将废水中的有毒有害气体排出。可以看出，这种方法原理相对比较简单，是一种比较典型的物质传递方法。吹脱法在使用过程中对设备的依赖性比较明显，广泛应用塔式吹脱装置等。这种吹脱装置内部设计了填料吹脱塔，通过填料吹脱作用来实现废水有毒有害气体处理的目的。就目前来看，吹脱法在煤化工废水处理当中的应用范围比较有限，一般用于废水当中氨氮的处理。所以，就目前来看很少有煤化工企业将吹脱法作为废水处理的主要方法。

（二）生化处理工艺

1.厌氧水解酸化工艺

厌氧水解酸化是一种比较常见的生化处理工艺，这种处理工艺是目前应用较为广泛的一种技术，在处理的过程中主要借助反应体系当中的微生物特殊的生存活动，来降解废水当中的有机物，将废水中长链有机污染物降解为易降解物质。微生物之所以能够处理废水当中的长链有机物或多环芳烃，一个非常重要的原因就是厌氧微生物当中能够产生多种类型的开环酶体系，这种酶的主要作用就是降解废水当中的各种有机污染物。因为，在当前各种煤化工技术所产生的废水当中，有机污染物所占的比重是比较高的，所以在处理的过程中可以通过厌氧水解酸化的方法进行处理。而且研究成果表明，通过厌氧水解酸化菌的作用，可将很多有机物降解为小分子有机物。当然，厌氧水解酸化的处理过程也比较复杂，并且也不能完全处理煤化工废水当中所有的污染物，所以很多有毒物质只能通过厌氧水解酸化的作用进行部分降解，但是即便是部分降解也能够达到一定的调节均衡水质的目的。当然，厌氧水解酸化菌要想充分发挥其在煤化工废水当中的作用，煤化工废水当中必须含有其生长代谢所必需的营养，从目前来看煤化工所产生的废水当中含有丰富的C、N、P等营养物质，为厌氧微生物的生长和代谢提供了所需的营养条件。经过处理以后，废水当中的剩余污染物的可生化性得到明显提升，可以利用其他方法和途径进一步降解处理。

2.两相厌氧生物处理工艺

两相厌氧生物处理工艺是在传统的厌氧生物处理工艺的基础上发展而来的，因为使用微生物对废水进行处理，基本上都是通过产酸细菌和产甲烷细菌来进行，但是这两种细菌适宜生存的条件不一样，所以无法让这两种微生物同时处在一个非常适宜的代谢环境当中来处理废水，这种情况下必然会影响废水的处理效率和效果。在这种情况下，一些学者提出了两相厌氧生物处理工艺，这种生物处理工艺的特点是将产酸菌和产甲烷菌分别放在两个相连的反应器内，不同的反应器内所设计的生存条件不一样，从而让这两种微生物都处于最佳的生长状态，这样才能够保证这两种厌氧菌的处理效果，进一步提高废水处理效率。在整个处理系统当中，产酸菌的作用是改善煤化工废水当中有机物的可生化性，为后续处理创造良好的条件，也能够进一步提高产甲烷菌的处理效率。所以，两相厌氧生物处理工艺相对于传统的厌氧生物处理工艺，其效率要提高很多，在煤化工废水处理工艺当中应用得更加广泛一些。

（三）深度处理工艺

深度处理工艺一般是煤化工废水处理的最后一个环节，处理方法比较多，包括活性炭吸附法、膜分离法、化学氧化法以及生物处理法等等。其中，化学氧化法最具代表性。化学氧化法一般是通过氧化剂进一步去除煤化工废水当中的各种有毒有害衍生物，达到提高废水处理效果的目的。其中，氧化剂主要是CI2、Ca（CIO）2、KMnO4、O3等，不同的氧化剂适合处理的煤化工废水不一样，在使用之前需要分析煤化工废水中含有的污染物种类。但是，一些研究成果显示，单纯使用氧化剂来去除废水中的有机物效率比较低，添加了催化剂以后，处理时间大大缩小，还能显著提高处理效果。比如，李瑞华在研究中就发现了这一规律，在使用臭氧氧化法处理煤化工废水的过程中发现O3分子直接作用于废水的过程中，废水中有机物的去除率并不是很高，并且脱色反应时间也比较长，但是在加入催化剂以后，去除率有了明显提升，其中使用的催化剂包括Mn2、Cu2+等，所以在使用化学氧化法处理煤化工废水的过程中，需要根据氧化剂的类型选择合适的催化剂，这样才能提高废水处理的效率和效果。比如某企业采用臭氧催化氧化工艺作为深度处理工艺处理西北某化工园区的煤化工废水，其出水水质可以达到初级再生水水质指标，回用至化工园区。

三、煤化工废水处理回用

煤化工废水经过处理以后，需要将废水统一储存在一个地点，经检测确认废水达到处理标准以后，可以重新投入煤化工生产系统。在这一过程中，处理以后的废水质量检测是一个非常重要的环节，一般情况下，废水质量检测都需要实时进行，以现在的传感器技术，可以随时监测处理以后的水质变化，确保经过处理后的水质达标。如果发现经过处理以后的废水质量不达标，需要分析在哪一个处理技术环节出现了问题，影响到最终的出水水质。在废水回收利用的过程中，需要将废水回收利用系统与供水系统区分，避免废水与供水系统产生交叉对供水系统造成污染。值得注意的是，很多地区将煤化工企业所生产的废水及处理以后的水质进行实时监测，监测的结果会汇总到当地的环境保护部门管理信息系统当中，作为监督煤化工企业开启废水处理系统的一种重要方法。当然，煤化工企业的用水应以回收利用废水为主，以城市工业供水系统为辅，这样才能最大程度地节约水资源，减少煤化工企业生产过程中的资源浪费。

总之，煤化工企业必须根据自身的生产状况及污染物的特点，建立更加科学先进的污水处理系统，进一步提高污水处理能力和水平，使生产过程中所产生的污水都能够得到及时有效的处理，并最大化地将处理后的废水回收利用，以达到循环利用水资源的目的。