煤化工废水的处理工艺研究

2023-01-18＊赵玮

当代化工研究 2022年3期

＊赵玮

（哈密职业技术学院新疆 839000）

前言

随着时间的推移和时代的不断改革创新，国内不同领域都实现了快速的发展，煤化工领域亦是如此，目前国内化工产业强调的是绿色环保发展，因此需要针对煤化工产业产生的废水采取相对应的处理工艺。目前煤化工废水所采取的处理方式主要包含物化处理、生化处理和深度净化三个过程，基本上实现了绿色环保的发展，这一点无论是对于煤化工产业的发展还是社会经济的发展，都是极为重要的，也是一个必经之路。所以，在接下来的文章中就将针对煤化工废水的处理工艺进行详尽阐述。

1.关于煤化工废水的概述

(1)煤化工废水的来源

在国内煤化工产业发展过程中，通常情况下都是使用煤化工技术实现煤炭资源的充分利用，在技术的加持之下，可以对煤炭资源进行化学加工，将其转化为气体、液体或者是化学品，主要是煤气化和煤焦化等工艺，但无论是哪种煤化工技术，其工艺过程或多或少的都会产生大量的废水[1]。

从工艺流程的角度上来说，煤化工废水主要来自于气化过程中的急冷、洗涤和净化等工艺流程。另外在煤炭焦化厂的实际工作过程中也会出现比较多的废水，焦化厂需要在1000℃的温度、缺氧条件下对煤炭资源进行热解[2]，煤中的挥发性物质会出现逸出现象，并且聚集在管道中，后续被稀氨水喷淋冷凝之后，就会形成焦化废水。

(2)煤化工废水的特点

首先，煤化工废水含有的物质种类众多，包含焦油、粉尘和酚类物质等，其中多数物质对于环境都会产生危害现象；

其次，由于煤化工废水的成分相对复杂，导致废水的处理工作比较困难。多数煤化工废水外观上呈现出深褐色，其中的焦油类物质容易导致水体乳化现象的发生，并且其中还具有难以降解的有害物质，使得废水的处理难度进一步增加；

最后，煤化工废水还会随着原煤质量和气化工艺的不同而产生比较大的区别，而多数原煤的质量都是比较差的，因此容易产生有害物质，有害物质会进入到煤化工废水当中，由此看来，当代的煤化工废水处理工艺方面的研究已经变得非常重要[3]。

(3)煤化工废水的危害

煤化工废水对于环境所产生的负面影响是比较严重的，其中的焦油、酚、硫化物等物质进入水体之后，对水资源会产生严重的负面影响，鱼类也难以在这一环境下生存。

煤化工废水中的酚类化合物是高毒类物质，严重影响生物个体、农作物和水生植物和动物，酚进入到生物个体之后，会使得细胞失去活性，笔者进行研究和调查之后发现，美国环境保护署将酚列为主要高毒性有机污染物质。当酚在水中的含量超过3000mg/L时，有机生物难以生存，生化处理无法进行。

最后，煤化工废水对于人类来说也会产生比较大的危害，这也是我国对煤化工废水规定酚、氨的排放设定标准的主要原因之一[4]。

从整体上来说，尽管目前国内外针对煤化工废水已经有了很多的处理方法，但在实际的处理过程中经常会出现处理不达标的现实问题，为此，后续需要重视煤化工废水处理工艺方面的研究和发展。

2.现阶段针对煤化工废水处理工艺的研究

煤化工废水由于成分复杂，导致其处理难度也比较大，单一依靠物理、化学方式明显是不可取的，难以达到既定标准。目前煤化工废水的具体处理步骤主要包含一级处理、二级处理和深度处理。

(1)煤化工废水的一级处理技术

①预处理方式

煤化工废水一级处理技术中的预处理，其主要目的就是针对废水中的油类、悬浮物进行处理，可以选择的工艺比较多，包含自然沉降法、气浮法和离心法等，需要依据具体的煤化工废水来选择预处理方式。在实际的煤化工废水的处理过程中，其脱油工艺会对整个煤化工废水的净化效果产生直接影响，是一个非常重要的处理环节，需要给予高度重视。

目前部分企业在考虑到成本的情况下，多数企业选择的是自然沉降法进行煤化工废水的处理，但是这种处理方式的效果是十分有限的，这些废水会对后续设备和管道的应用产生直接的影响，为了增强处理效果，可以加入混凝剂或者应用旋液分离器，能够起到很好的作用和效果。另外在萃取脱酚工艺当中，如果萃取剂发生了严重的乳化现象，会严重影响脱酚的效果，油类物质长期积累也会影响萃取剂的回收率，也就是预处理方式所取得的实际效果[5]。

②脱酚处理方式

煤化工废水是一种典型的含酚废水，直接对其进行处理比较困难，即便能够进行处理，其能够取得的效果也是比较有限的。目前脱酚处理工艺比较多，包含化学法、物化法、生化法等，对于典型的、含酚量比较多的废水，可以选取溶剂萃取法和水蒸气脱酚方式进行处理。

其中，溶剂萃取法所取得的脱酚效果是比较明显的，甚至能够达到90%-95%以上，在萃取剂的选择上可以依据“相似相溶”的原则进行选择，并且应该着重选择不易挥发、易分离和性价比比较高的萃取剂，其中对于偏中碱性的煤化工废水，MIBK对单元酚和多元酚都具有很好的分配系数，是一种适宜的萃取剂，可以在实际的处理过程中运用。

(2)二级处理技术

煤化工废水的二级处理，其主要目的在于实现其中有机物质的降解，目前国内煤化工废水处理工作中，活性污泥法和厌氧生物处理技术都有一定的运用。

①活性污泥法。就目前来看，在煤化工废水的二级处理工作中，活性污泥法是最常见的一种处理方式，污泥中的好氧细菌和原生动物的吸附和分解作用的发挥，可以使得有害物质转化成为无害的物质。活性污泥法在含酚浓度比较低和毒性比较差的煤化工废水二级处理过程中的应用比较常见，几乎会受到环境的影响，并且操作相对简单，处理的效果也是比较明显的，目前这项处理技术已经是相对成熟，应用范围比较广泛。

②厌氧生物处理法。所谓的厌氧生物处理技术，顾名思义就是在缺氧的前提下，运用细菌，实现有机物的降解的主要目标，目前在煤化工废水的处理工作中，厌氧生物处理法的应用也是比较广泛的[6]，这一处理方式在好氧法不容易进行处理的煤化工废水中也可以运用。但是厌氧生物处理法也存在一定缺点，那就是使用时间比较长，对于COD的去除效果也不是非常明显，而且肺水肿部分碳化合物还会影响甲烷菌的生长，不利于处理效果的提升。因此，厌氧生物处理法经常与其他处理方式联合使用，这样才能得到良好的处理效果。

(3)深度处理技术

目前国内各项事业强调的是绿色环保发展，煤化工领域亦是如此，为了使煤化工废水的排放达到国家既定的基本排放标准，同时确保绿色和环保，还需要针对煤化工废水进行深度处理，这样才能提升煤化工废水的处理成效，对于国内煤化工领域发展和环境保护工作也是十分重要的。

煤化工领域经常使用的深度处理技术主要具有以下几方面，分别是高级氧化法、吸附法和膜生物反应器法等[7]。

其中，由于臭氧在煤化工废水处理方面可以起到很好的效果，因此也可以在深度处理过程中应用。另外需要注意的是，臭氧自身还具有很强的强氧化性，可以在污染物降解方面进行运用，能够起到很好的作用，但是，臭氧的成本比较高，而利用率较低，因此对于大规模的煤化工废水处理工作，不建议选择臭氧完成深度处理。吸附法这一技术的操作方便、设备简单，但是吸附剂的应用范围比较窄，并且还容易出现二次污染的情况，因此在实际的煤化工废水处理过程中，需要依据实际情况进行吸附剂的选择和吸附处理。

3.煤化工废水处理中存在的问题

煤化工废水处理问题之所以长期未能得到相应的解决和处理，其重要原因就是煤化工废水的水质情况相对复杂，成分较多，有机物浓度比较高的同时，其中不同成分的性质比较稳定。同时，煤化工废水中的酚和氨的浓度都比较高。这些性质特点导致现阶段煤化工废水处理工作主要有以下几方面的问题。

(1)预处理工作不到位

在实际的煤化工废水处理过程中，其重要基础就是预处理工作，然而目前来看，国内煤化工废水的预处理方面仍旧存在较多不足。其中最具代表性的就是废水自身的酚浓度或者是氨浓度过高，另外，煤化工废水中难以降解有机物含量比较高，废水可生化性比较差，即便依据实际情况进行了废水的预处理，其效果也不是很好。

(2)生物处理不到位

煤化工废水的稳定性比较差，水质水量波动情况明显，同时生物处理抗冲击负荷的能力也比较差，即便经过了生物处理工作，一些难以降解的大分子有机物的处理仍旧比较难，而且在达不到效果的情况下，废水的预处理往往会消耗比较多的时间，步骤也会增多，不利于煤化工废水整体处理。

(3)深度处理效果不明显

在实际煤化工废水的处理过程中，混凝沉淀法是性价比最高的一种深度处理方式，但是这一处理方式的实际成效比较差。吸附法的效果比较明显，但需要使用的吸附剂量比较大，这就造成这一处理方式所需要耗费的成本比较高，难以应对规模和数量庞大的煤化工废水。高级氧化法处理效果较好，但是膜材料比较昂贵；频繁的膜污染及昂贵的膜材料限制了膜大量使用。因此，在后续的煤化工废水的处理工作发展过程中，依旧需要从处理工艺的研发层面着手，争取研发和应用更多的新型煤化工废水处理技术，这对于国内煤化工产业的发展也是极为重要的。

4.煤化工废水处理工艺的发展方向

目前国内社会发展过程中已经意识到了煤化工废水处理工作的重要性，并且在当前国内所强调的绿色环保、可持续性发展战略背景下，其重要性和重要价值更上升到一个崭新的层次。由此，很多学者、专家都开始积极参与到煤化工废水处理工艺的研发中。总结下来，国内的煤化工废水处理工艺主要具备以下几方面的重要发展方向。

(1)预处理工艺的优化

在前文已经提到了煤化工废水处理工艺中预处理的重要性，而且目前来看，煤化工废水预处理工艺中还存在较多不足。其中预处理工艺会在原有的除油、脱酚、蒸氨技术上，使得预处理的效果得到对应的提升。并且一些改进技术已经进行了实验，并且投入到使用过程中，其中隔油转变为气浮除油技术的运用，就得到了很好的工作成效，但是目前在大规模的煤化工废水预处理工作中进行运用还存在着一定的不足。

笔者在实际研究工作中发现，贾银川等采用水解/MBR工艺处理低浓度煤化工废水，提升了废水的可生化性。采用两级水解酸化，系统更为稳定。因此，在后续的煤化工废水的预处理流程、环节，可以加强这一技术的推广和运用，进而提升预处理的工作成效，这也是煤化工废水处理整体效果的一种重要提升。

(2)生物处理工艺的优化

事实上，在煤化工废水的处理工艺中，最推崇使用的一种方式就是生物处理工艺。其他的处理工艺在实际应用过程中往往会出现复合产物，进一步污染原有废水。而在实际的生物处理工艺当中，能够利用各种微生物絮凝剂，从实践效果来看，生物处理工艺的效果比较好，而且在日益强调环保、绿色、可持续性发展的背景下，实际的生物处理工艺会在现有基础上得到优化，包含不会受到外界因素的影响，同时易于实现工业化等等，这些都是当代煤化工废水处理工艺中所急需的。

(3)深度处理工艺的优化

在新型煤化工给工业发展带来巨大便利的同时，也面临着一个用水量大、污水排放量大的严峻问题。统计数据表明，制造1t烯烃和1t成品油所需排水量分别约为10～15t和4～6t。如果不加以处理直接排放，将造成水资源匮乏的恶性循环，同时也会对周围环境造成严重伤害。简单来说，经过预处理或者是生物处理之后的煤化工废水，其实仍具有较大的危害，因此后续会从深度处理工艺着手，进行针对性的优化和强化，这具有重要的现实意义和应用价值。