于曉霞

(大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西大同037003)

煤化工生產(chǎn)廢水處理新技術(shù)研究

于曉霞

(大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西大同037003)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，關(guān)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度對(duì)于能源的消耗和環(huán)境的污染程度的影響成為各界人士關(guān)注的焦點(diǎn)。能源消耗量巨大、污染嚴(yán)重的煤化工企業(yè)，成為環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)整改重點(diǎn)對(duì)象。環(huán)境是我們賴(lài)以生產(chǎn)生活的主要載體，如果經(jīng)濟(jì)的發(fā)展影響到環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，必將對(duì)人類(lèi)生存造成極大的威脅。為此，筆者分析討論了當(dāng)代煤化工廢水處理中企業(yè)使用的多種工藝技術(shù)，對(duì)新型廢水處理工藝進(jìn)行了深入研究。

可儲(chǔ)蓄發(fā)展;煤化工;生化處理

煤化工廢水是煤化工過(guò)程中產(chǎn)生的，其具有構(gòu)成成分十分復(fù)雜、處理難度大等特點(diǎn)。若將這些廢水進(jìn)行直接排放，將對(duì)人類(lèi)和動(dòng)植物的生產(chǎn)、生活構(gòu)成極大困擾?，F(xiàn)如今，煤化工廢水已成為嚴(yán)重污染水源生態(tài)環(huán)境的代表。生化法是目前我國(guó)處理煤化工生產(chǎn)的廢水的主要手段，多年來(lái)，由于其能夠在一定程度上分解廢水中的苯和苯酚類(lèi)物質(zhì)，該種廢水處理方式受到了排污屆的廣泛好評(píng)。但是由于煤化工污水中的吡啶和咔唑等成分在生化法下很難被降解，對(duì)污水處理造成了極大困擾。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前許多煤化工企業(yè)的污水處理水平都很難達(dá)到國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，盡快解決污水濃度和色度的處理缺陷等問(wèn)題成為煤化工生產(chǎn)廢水處理工作的重中之重。這不僅是污水處理中的一個(gè)影響環(huán)境的突出問(wèn)題，也是環(huán)保界人士亟待解決的一個(gè)重要課題。只有盡量降低煤化工廢水中CODr的濃度，對(duì)氨氣、氮?dú)獾扰欧胖笜?biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能使煤化工廢水的可生化性大大提高。

1 化工廢水的來(lái)源

煤在轉(zhuǎn)化成氣體、液體、固體燃料的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的化學(xué)物質(zhì)，基于生產(chǎn)工藝和產(chǎn)出產(chǎn)品的差異，煤化工過(guò)程主要分為煤焦化、煤電石、煤液化和煤氣化等內(nèi)容。而煤化工廢水就主要來(lái)源于這四項(xiàng)生產(chǎn)過(guò)程。通常情況下，我們習(xí)慣將廢水來(lái)源歸為以下幾類(lèi):(1)煉焦用煤水分和煤料受熱條件下析出的水蒸氣，然后通過(guò)冷凝過(guò)程形成冷凝水。(2)煤凈化過(guò)程中產(chǎn)生的洗滌廢水。(3)焦油、苯酚等副產(chǎn)品回收過(guò)程產(chǎn)生的廢水。(4)煤汽化條件下由于飽和水的冷卻產(chǎn)生的多余廢水。這些不同來(lái)源的生產(chǎn)廢水，最后整體構(gòu)成了煤化工廢水。

2 煤化工廢水處理現(xiàn)狀

2.1 處理技術(shù)分析

目前，我國(guó)處理煤化工廢水主要分為三個(gè)階段，分別為一級(jí)處理(預(yù)處理)、二級(jí)處理(生化處理)以及深度處理。預(yù)處理中通常所用的是物理化學(xué)類(lèi)方法，這種方法往往先完成不同種類(lèi)廢水的分類(lèi)，然后再對(duì)部分廢水進(jìn)行回收處理。但是，由于煤化工廢水成分復(fù)雜、種類(lèi)繁多，上述的傳統(tǒng)物理和化學(xué)處理方法很難達(dá)到良好的處理和排放效果。

2.2 水質(zhì)分析

煤化工廢水中的廢水成分種類(lèi)繁多，洗滌廢水因其較高的劇毒含量成為急需處理的主要廢水。據(jù)調(diào)查，煤化工企業(yè)所產(chǎn)生的廢水，其氮和氨的含量基本達(dá)到200㎎/L—500㎎/L，而CODcr的含量達(dá)到了50000㎎/L之高。類(lèi)似于芬和苯酚類(lèi)等很難被分解的有機(jī)化合物都在煤化工廢水中都占有很大比重，這無(wú)疑都增加了廢水處理的難度。

3 生化處理法

生物化預(yù)處理是進(jìn)行煤化工生產(chǎn)廢水處理之前的基礎(chǔ)性工作，該過(guò)程主要包括隔油、氣浮等。對(duì)于廢水中所含的油類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行回收處理主要采用的氣浮方法，這樣既有防爆效果又能避免油類(lèi)物質(zhì)對(duì)于之后廢水處理過(guò)程產(chǎn)生阻礙，在預(yù)處理過(guò)程中使用十分普遍。從目前我國(guó)廢水處理發(fā)展?fàn)顩r看來(lái)，AO法(即區(qū)別好氧生物和缺養(yǎng)生物進(jìn)行分別處理)的處理工藝使用最為普遍。但由于廢水中雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)和多環(huán)類(lèi)物質(zhì)的存在，在這種方法下依舊不能解決CODcr含量超標(biāo)的問(wèn)題。近些年來(lái)，相關(guān)領(lǐng)域?qū)τ谏鲜鲭y題進(jìn)行了全方位的研究，研究發(fā)現(xiàn)，厭氧生物法、載體流動(dòng)床生物膜法、PACT法以及好氧厭氧綜合生物法的出現(xiàn)，對(duì)于有效處理煤化工廢水都十分有效。

4 對(duì)生化處理方法的改進(jìn)

4.1 好氧生物法對(duì)于煤化工廢書(shū)處理方法的完善

好氧生物主要通過(guò)PACT和載體流動(dòng)性生物膜法對(duì)于煤化工廢水的深層次處理進(jìn)行了完善。PACT方法中，活性炭的使用對(duì)于廢水中的有害物質(zhì)起到了高效的吸附作用。煤炭因其超強(qiáng)的吸附性，成為給好氧生物提供充足食物的主要工具，這樣就在很大程度上促進(jìn)了好氧生物的分解能力。PACT法的主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在對(duì)于活性炭的重復(fù)利用性以及在濕空氣下的可再生性。

CBR又稱(chēng)載體流動(dòng)床生物膜法，這種方法對(duì)于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)形態(tài)有著嚴(yán)格的要求，將廢水以生物單元為單位進(jìn)行過(guò)濾，讓生物單元中的生物膜和活性泥成分能夠充分結(jié)合，然后把活性生物載體膜內(nèi)的填料再次投入活性泥的泥池中，這樣就會(huì)有懸浮狀態(tài)的微生物產(chǎn)生，能覆蓋污水表面的所有生物膜。這種方法對(duì)于提高污水的講解效果有個(gè)很好的作用，然而該種方法的實(shí)現(xiàn)，需要將污泥池中的活性生物成分控制在較高水平，基本將濃度保持在標(biāo)準(zhǔn)值的2倍到4倍之間。

4.2 好氧厭氧綜合生物法

多年來(lái)，通過(guò)對(duì)煤化工廢水的不斷研究，相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)如果將與好氧和厭氧有關(guān)的有機(jī)物進(jìn)行結(jié)合對(duì)于廢水處理將會(huì)達(dá)到更好的效果，因此就出現(xiàn)了好氧厭氧綜合生物法。據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)了解，單純的好氧生物和厭氧生物技術(shù)很難達(dá)到高效全面的處理效果。好氧厭氧綜合處理法的工作原理是，先對(duì)厭氧廢水進(jìn)行處理，將廢水中的有機(jī)物得到充分降解，這就對(duì)之后好氧有機(jī)物的處理進(jìn)行了鋪墊，這樣的處理技術(shù)能讓廢水中的CODcr物質(zhì)的剔除率達(dá)到百分之九十以上。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，厭氧好氧綜合處理方法對(duì)于廢水中難以降解的物質(zhì)的去除率能夠達(dá)到百分之七十，這是其他任何方法都難以實(shí)現(xiàn)的高度。

4.3 SBR工藝

序批式活性污泥(簡(jiǎn)稱(chēng)SBR)是以進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置五個(gè)階段為運(yùn)行流程的煤化工污水處理的新技術(shù)，該方法使用的是間歇操作方式，自20世紀(jì)70年代以來(lái)成為降解微生物和高效脫氮除磷的主要技術(shù)。SBR池可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)均化、沉淀、生物降解、沉淀等功能，通過(guò)對(duì)缺氧—厭氧—好癢進(jìn)行循環(huán)運(yùn)作，節(jié)約了污泥回流系統(tǒng)的鑄造成本，同時(shí)因其反應(yīng)靈敏，處理效果明顯等特點(diǎn)，受到了污水處理界的親睞。

4.4 低氧—好氧方法

低氧—好氧方法是為數(shù)不多的能夠?qū)崿F(xiàn)煤化工廢水中氨氮和其他有機(jī)物極大程度降解的污水處理工藝之一。它是在AO工藝的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的，其主要差別是在缺氧池之前安裝了一個(gè)厭氧池。由前面的描述可知，煤化工企業(yè)污水處理過(guò)程中的主要障礙就是廢水中的雜環(huán)類(lèi)和多環(huán)類(lèi)有機(jī)物，在好養(yǎng)條件下，這些有機(jī)物很難被降解，為使其被轉(zhuǎn)化成小的分子和容易被降解的有機(jī)物，就需要厭氧環(huán)境的支持，從而提升工業(yè)廢水的可生化水平。

5 煤化工廢水的深度處理技術(shù)

以上生化處理方法是對(duì)于煤化工廢水的初步處理過(guò)濾，在以上技術(shù)的配合下，廢水中的CODcr濃度能夠得到很大程度上的控制，但是廢水中的難以降解的物質(zhì)仍然不能得到清除，使污水處理很難達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為此，為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的深度凈化，還要將煤化工企業(yè)的廢水進(jìn)行二次降解處理。這種處理方法主要包括:固定化生物技術(shù)、反滲透等膜處理技術(shù)以及吸附法催化氧化技術(shù)等。

5.1 固定化生物技術(shù)

固定化生物技術(shù)也是高效改進(jìn)生物化污水處理方法的一項(xiàng)新技術(shù)。近年來(lái)，因其對(duì)于固定優(yōu)勢(shì)菌種的高效選擇性和針對(duì)性，對(duì)于煤化工污水處理過(guò)程能夠產(chǎn)生良好的效果。該項(xiàng)技術(shù)的使用，不僅能夠提供高效菌種，減少污泥量，同時(shí)還因其能夠很好地控制生物反應(yīng)器內(nèi)原微生物細(xì)胞濃度和純度，對(duì)于反應(yīng)器的固液分離都十分方便。同時(shí)對(duì)于人們普遍關(guān)注的氨處理問(wèn)題也在這種方法下得到很好地解決。

5.2 臭氧氧化法

臭氧氧化法是優(yōu)化廢水處理物化方法優(yōu)化的另一項(xiàng)重要技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的工藝流程為:將廢水經(jīng)過(guò)隔油池去除其成分中的油和酚;在調(diào)節(jié)池對(duì)廢水PH值進(jìn)行調(diào)節(jié);將其與臭氧同時(shí)與氧化器接觸，之后讓污水以一定的壓力和速度通過(guò)噴嘴，以此形成負(fù)壓將臭氧吸入。該項(xiàng)技術(shù)具有反應(yīng)時(shí)間短，無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)，但由于臭氧不能儲(chǔ)存，使廢水量和水質(zhì)在發(fā)生變質(zhì)的情況下很難實(shí)現(xiàn)臭氧的及時(shí)投放，加之耗電量較大，基礎(chǔ)工藝的投資太高以及臭氧本身的危害性，該種方法并沒(méi)有得到大范圍的使用。

5.3 較為高級(jí)的氧化技術(shù)

眾所周知，多樣性和復(fù)雜性是化合物的共同特點(diǎn)，這就對(duì)廢水處理造成了重大困擾。而煤化工廢水中還含有大量的芬類(lèi)和氮元素及其它有機(jī)物，這些降解難度巨大的化合物的出現(xiàn)不但使污水處理成為一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，也對(duì)廢水的后期處理過(guò)程造成影響。高級(jí)氧化技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)于該問(wèn)題的解決做出了突出貢獻(xiàn)。高級(jí)氧化技術(shù)主要包括:催化氧化法、多相濕式催化氧化法、其他類(lèi)型的催化氧化方法。該技術(shù)的原理是，使水中產(chǎn)生一大部分自由基HO，工業(yè)廢水中的有機(jī)化合物能夠很容易被這些自由基進(jìn)行無(wú)差別降解，最終讓產(chǎn)物以二氧化碳和水的形式出現(xiàn)。催化氧化方法的使用通常應(yīng)該在廢水處理的前期，這樣就能無(wú)形中提高水質(zhì)本身的生化性，而對(duì)于COD的去除也將產(chǎn)生良好效果。但是，前期處理中如果使用這種方法將會(huì)大大提高資源消耗，且其產(chǎn)生的效果也不會(huì)特別明顯，考慮到實(shí)際問(wèn)題，這種辦法一般被放到深度處理階段使用。

6 小結(jié)

在物質(zhì)生活不斷豐富充足的今天，人們對(duì)于生存環(huán)境的要求越來(lái)越高，環(huán)保意識(shí)不斷提升的基礎(chǔ)下，各界人士必將對(duì)污水處理事業(yè)進(jìn)行廣泛的關(guān)注。社會(huì)科技發(fā)展在不斷進(jìn)步，關(guān)于煤化工污水處理的科學(xué)方法也在日益革新，隨著污水處理界和環(huán)保界的不斷努力，將會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的煤化工污水處理技術(shù)。但是我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到一點(diǎn)，任何一項(xiàng)技術(shù)都會(huì)有它的優(yōu)勢(shì)和不足，就目前看來(lái)，沒(méi)有一項(xiàng)污水處理技術(shù)能達(dá)到十全十美。對(duì)于煤化工污水而言，它所包含的難以降解的有機(jī)物以及COD含量偏高等問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)整體效果不夠樂(lè)觀的主要原因。就像文章中所指出的，吸附法雖然對(duì)有機(jī)物的降解效果明顯，但是該技術(shù)的使用成本太高，而厭氧好氧綜合方法雖然在使用成本上能被企業(yè)所接受卻難以完成降解有機(jī)物的任務(wù)。為此，綜合考慮到自身發(fā)展與社會(huì)環(huán)境保護(hù)等多方面的因素，企業(yè)需要拿出更多的資金投入到污水處理系統(tǒng)的建設(shè)中。

綜上所述，對(duì)于多種污水處理技術(shù)的綜合使用將會(huì)是解決現(xiàn)有問(wèn)題的一項(xiàng)重要方法，研究不同方法處理煤化工廢水的工藝流程，通過(guò)詳細(xì)比對(duì)于分析，找出能夠?qū)崿F(xiàn)廢水最優(yōu)化處理的工藝組合，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)污水處理的高質(zhì)高效，使其能夠更經(jīng)濟(jì)更有效的適應(yīng)實(shí)際需求。相信未來(lái)煤化工企業(yè)污水處理也必將向著多種技術(shù)綜合使用的方向前進(jìn)。

［1］王維賀.煤化工廢水處理技術(shù)優(yōu)化［J］.中國(guó)化工貿(mào)易，2014(30):78-79.

［2］韓忠明.現(xiàn)代煤化工企業(yè)的廢水處理技術(shù)及應(yīng)用分析［J］.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2013，34(6):89-90.

［3］何曉云.煤化工企業(yè)廢水處理網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)［J］.煤炭技術(shù)，2013(10):67-68.

(責(zé)任編輯 侯中巖)

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1673-5382(2014)04-0090-03

2014-10-24

于曉霞(1984-)，女，山西晉中人，大同煤炭職業(yè)學(xué)院助教，碩士.