煤化工废水处理工艺

煤化工是近几年来在全国发展最快的产业之一，为了使该产业走上可持续发展的道路，2006年国家发改委和国家环保总局下发了《关于加强煤化工项目建设管理促进产业健康发展的通知》，鼓励采用节水型工艺，大力提倡废水处理和中水回用。
 
1　煤化工废水的基本特点

煤化工企业排放废水以高浓度煤气洗涤废水为主，（1）含有大量酚、氰化物、油、氨氮等有毒、有害物质。废水中cod一般在5000mg/l左右、氨氮在200～500mg/l，废水所含有机污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。废水中的易降解有机物主要是酚类化合物和苯类化合物；砒咯、萘、呋喃、眯唑类属于可降解类有机物；难降解的有机物主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。
 
2　煤化工废水的处理方法

2.1  预处理

预处理常用的方法：隔油、气浮等。 因过多的油类会影响后续生化处理的效果，（2）气浮法在煤化工废水预处理中的作用是除去其中的油类并回收再利用，此外对后续的生化处理还起到预曝气的作用。

2.2  生化处理

对于预处理后的煤化工废水，一般采用缺氧－好氧生物法处理（a/o工艺或a2/o工艺），但由于煤化工废水中的多环和杂环类化合物，好氧生物法处理后出水中的cod和氨氮指标难以稳定达标。

因此，近年来出现了一些新的生物处理技术，如生物炭法（pact）、生物流化床处理法（pam）等。

2.2.1  生物炭法（pact）

在生化进水中投加粉末活性炭与回流的含炭污泥一起在曝气池内混合，从污泥浓缩池中排出的剩余污泥进污泥脱水装置。在曝气池内，活性污泥附着于粉末活性炭的表面，由于粉末活性炭巨大的比表面积及其很强的吸附能力，提高了污泥的吸附能力，特别在活性污泥与粉末活性炭界面之间的溶解氧和降解基质浓度有了很大幅度的提高，从而也提高了cod的降解去除率。（3）一般来说在pact系统内，活性炭吸附处理cod的动态吸附容量在100%～350%（重量百分比），即一公斤粉末活性炭可吸附去除1.0～3.5kg cod。而且，pact法能处理生物难以降解的有毒有害的有机污染物质。对煤化工废水中的高浓度大分子有机物具有良好的处理效果。

2.2.2  生物流化床处理法（pam）。

pam法实际上是一种基于特殊结构填料的生物流化床技术，该技术在同一个生物处理单元中将生物膜法与活性污泥法有机结合，污染物通过吸附和扩散作用进入生物膜内，通过在活性污泥池中投加特殊载体填料使微生物附着生长于悬浮填料表面，形成一定厚度的微生物膜层。（4）附着生长的微生物可以达到很高的生物量，因此反应池内生物浓度是悬浮生长活性污泥工艺的2～4倍，可达8～12g/l，降解效率也因此成倍提高。由于微生物为附着生长方式（不同于活性污泥的悬浮生长），流动床载体表面的微生物具有很长的污泥龄（20d～40d），非常有利于生长缓慢的硝化菌等自养型微生物的繁殖，填料表面有大量的硝化菌繁殖，因此系统具有很强的硝化去除氨氮能力。

硝化过程： nh+4 + 3/2o2 → 2h++no2－+h2o
　　　　　　　 no2－+ o2→ no3－

反硝化过程： 6no3-+5ch3oh→5co2+2n2+7h2o+6oh-

2.2.3  固定化生物技术

固定化生物技术是近年来发展起来的新技术，可选择性地固定优势菌种，有针对性地处理含有难降解有机毒物的废水。

经过驯化的优势菌种对喹啉、异喹啉、吡啶的降解能力比普通污泥高2－5倍，而且优势菌种的降解效率较高，（5）相关实验证明其处理8h对吡啶等物质降解率在90%以上。

2.2.4  序批式活性污泥法（sbr）

这是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。与传统污水处理工艺不同，（6）sbr技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。该方法使生化反应推动力增大，对煤化工废水处理效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好，耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。若出水水质仍不达标，也可以在sbr生化池内投加少量粉末活性炭以提高处理效率
 
3　深度处理

煤化工废水经生化处理后，出水的cod、氨氮等浓度虽有极大的下降，但由于难降解有机物的存在使得出水的cod、色度等指标仍未达到排放标准。因此，生化处理后的出水仍需进一步的处理。深度处理的方法主要有混凝沉淀、固定化生物技术、吸附法催化氧化法及反渗透等膜处理技术。

3.1  混凝沉淀

混凝沉淀法是在生产中通常加入混凝剂如铝盐、铁盐、聚铝、聚铁和聚丙烯酰胺等来强化沉淀效果调节好适当的ph值，使废水中的悬浮物质在混凝剂的作用下聚集进而在重力作用下下沉，以达到固液分离的过程。其目的是除去悬浮的有机物。该方法可有效降低废水中的浊度

3.2  吸附法

由于固体表面有吸附水中溶质及胶质的能力，当废水通过比表面积很大的固体颗粒时，水中的污染物被吸附到固体颗粒（吸附剂）上，从而去除污染物质。该方法可取得较好的效果，但存在吸附剂用量大，费用高产生二次污染等问题，一般应用于出水处。

3.3  高级氧化技术

由于煤化工废水中的有机物复杂多样，其中酚类、多环芳烃、含氮有机物等难降解的有机物占多数，这些难降解有机物的存在严重影响了后续生化处理的效果。
　　高级氧化技术是在废水中产生大量的自由基ho.，自由基能够无选择性地将废水中的有机污染物降解为二氧化碳和水。高级氧化技术可以分为均相催化氧化法、光催化氧化法、多相湿式催化氧化法以及其他催化氧化法。
 
4　煤化工废水处理的难点

近年来，不断有新的方法和技术用于处理煤化工废水，但各有利弊。单纯的生物氧化法出水中含有一定量的难降解有机物，cod值偏高，不能完全达到排放标准。吸附法虽能较好地除去cod，但存在吸附剂的再生和二次污染的问题。催化氧化法虽能降解难以生物降解的有机物，但实际的工业应用中存在运行费用高等问题。a2/o工艺运行管理和成本相对较低，（7）该工艺是煤化工废水的主要选用工艺。但目前还没有哪一种工艺可以完全处理好煤化工废水，所以利用多种方法联合处理煤化工废水是煤化工废水处理技术的发展方向。
 
5　总结

我国贫油、少气、多煤的能源结构决定了现阶段煤仍然是我国的主要能源形式，煤化工业可从煤中提取多种产品，这大大提高了煤的综合利用价值，而相关废水工艺技术的使用是煤化工产业走上循环经济道路必要保障手段，使该产业与生态环境实现共赢。
 
参考文献
[1]查传正等.煤化工生产废水处理工程实例[j].化工矿物与加工,2006,(3).
[2]刘丽娟等.煤化工精馏废水预处理方法研究[j].天津化工,2007,(3).
[3]丁士兵.煤化工废水治理技术探讨[d].2008年全国石油石化企业节能减排技术交流会论文集,2008.
[4]江铁男等.煤化工技术的发展与环保[j].黑龙江环境通报,2001,(1).
[5]崔保华，刘军.应用ao法处理煤化工酚氰废水[m].煤化工,2001,(4).
[6]谷丽琴.煤化工环境保护[m].北京:化学工业出版社,2005.
[7]刘东河.应用a-a-o生物脱氮工艺进行焦化废水处理的实践[d].中国金属学会冶金焦化废水治理利用先进工艺与设备交流研讨会,2007.
 
作者简介：王京（1978-），讲师，硕士，主要从事环境工程和科学方面的教学与研究工作。