李曉艷

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)大幅度提升，大眾越來(lái)越注重生態(tài)環(huán)保。對(duì)于煤化工企業(yè)而言，廢水處理是一項(xiàng)需要長(zhǎng)期堅(jiān)持的工作，其需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，積極采用先進(jìn)的技術(shù)措施和新工藝，不斷更新與完善污水處理系統(tǒng)，保證處理效果最優(yōu)。本文分析了當(dāng)前煤化工廢水的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題，進(jìn)一步探討了煤化工廢水的具體處理措施，希望可以為相關(guān)從業(yè)人員提供些許借鑒。

關(guān)鍵詞：煤化工;廢水;處理方法

中圖分類(lèi)號(hào)：X784文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）23-0126-04

Abstract： In recent years， Chinas social economy has developed rapidly， peoples awareness of environmental protection has greatly increased， and the public has increasingly paid attention to ecological protection. For coal chemical companies， wastewater treatment is a long-term task， it needs to invest a lot of manpower， material and financial resources， actively adopt advanced technical measures and new processes， and constantly update and improve the sewage treatment system to ensure the best treatment effect. This paper analyzed the characteristics and existing problems of the current coal chemical wastewater， and further discussed the specific treatment measures of coal chemical wastewater， hoping to provide some reference for relevant practitioners.

Keywords： coal chemical industry;wastewater;treatment methods

化石能源是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的階梯，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)化石能源。我國(guó)的天然化石能源具有富煤、貧油、少氣的結(jié)構(gòu)，使得煤炭資源成為我國(guó)當(dāng)前的主要能源?；谖覈?guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，煤化工產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)。近年來(lái)興起的現(xiàn)代煤化工以煤熱解、氣化為基礎(chǔ)，以一碳化學(xué)為主線(xiàn)，以新型催化劑和工藝過(guò)程為核心，以工藝流程裝備為保障，產(chǎn)品主要有合成油、天然氣、烯烴、乙二醇、乙醇等。一方面，人們可以利用煤化工產(chǎn)品替代石油化工產(chǎn)品和燃料油產(chǎn)品，另一方面，可以將煤化工產(chǎn)品作為化工原料，緩解了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)石油、天然氣資源的依賴(lài)。未來(lái)，煤炭將由能源走向能源和原料并重，這是國(guó)家倡導(dǎo)的發(fā)展方向，并且煤炭原材料化的比例會(huì)逐漸增加。

煤和水是發(fā)展新型煤化工企業(yè)不可或缺的兩大資源要素。但就現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)的煤炭資源與水資源分布嚴(yán)重失衡。陜西省、山西省等北方地區(qū)所探知的煤炭資源占據(jù)全國(guó)的近70%，但是這些地區(qū)的水資源占比不到全國(guó)的4%。水資源相對(duì)匱乏，對(duì)我國(guó)煤化工業(yè)的發(fā)展也產(chǎn)生了極大的負(fù)面影響。

眾所周知，煤化工廢水含有高濃度的酚類(lèi)、油、氨氮等有機(jī)物，甚至含有吡啶、吲哚、聯(lián)苯等芳香族物質(zhì)。其具有水質(zhì)波動(dòng)大、水量多、高COD、生物毒性大等特點(diǎn)，煤化工廢水屬于一種典型的高濃度、有毒、難降解工業(yè)有機(jī)廢水。新型煤化工企業(yè)既是用水大戶(hù)，又是排污大戶(hù)。為此，國(guó)家對(duì)煤化工企業(yè)的用水和污染物的排放也制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。未達(dá)標(biāo)排放的煤化工廢水將會(huì)對(duì)河流、土壤造成嚴(yán)重污染，對(duì)人們的生命造成極大的威脅。因此，煤化工企業(yè)必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定要求，對(duì)煤化工廢水進(jìn)行合理的處理，只有符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)之后才可以排放或中水回用，實(shí)現(xiàn)煤化工廢水的零排放。因此，針對(duì)當(dāng)前煤化工廢水處理過(guò)程中存在的問(wèn)題，采取科學(xué)合理的措施予以處理，對(duì)煤化工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

1 煤化工廢水概述

1.1 煤化工廢水的來(lái)源

煤化工是指以煤炭為原料，經(jīng)過(guò)煤炭焦化、煤氣化、煤液化、焦油化工、電石乙炔化、化工產(chǎn)品回收利用等化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程，將煤炭轉(zhuǎn)化為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)燃料及其他化工類(lèi)產(chǎn)品，大致可分為煤焦化、煤電石、煤氣化和煤液化等。煤化工廢水是指在煤化工生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的工業(yè)廢水，主要包括焦化廢水、洗滌廢水、冷卻水、氣化廢水和液化廢水等。煤化工廢水通常含有大量的固體懸浮物顆粒、酚類(lèi)、油類(lèi)、氨氮等污染物，另外含有呋喃、咪唑、稠環(huán)芳烴、萘、酮以及含氮氧硫的雜環(huán)化合物等多種難降解有機(jī)污染物，這些有機(jī)化合物未經(jīng)處理將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。所以，對(duì)于煤化工業(yè)生產(chǎn)與加工過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水，一定要針對(duì)不同生產(chǎn)工藝廢水的特點(diǎn)，采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)行處理，及時(shí)清除廢水中的有害物質(zhì)，在符合環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下排放或者將其循環(huán)利用，有效節(jié)約水資源[1]，實(shí)現(xiàn)水資源的清潔利用。

1.2 煤化工廢水的具體種類(lèi)

1.2.1 煤液化廢水。煤液化是利用固態(tài)煤生產(chǎn)汽油、柴油、液化氣等燃料以及化學(xué)品的過(guò)程。煤炭原材料加工轉(zhuǎn)化過(guò)程會(huì)逐漸產(chǎn)生并排放大量煤液化廢水，該廢水通常具有高濃度的COD、高色度，而整體鹽含量是非常少的，這樣就會(huì)出現(xiàn)高度乳化的現(xiàn)象，其不容易被降解。

1.2.2 煤氣化廢水。煤制氣是指煤原料和煤焦在某種特定的溫度和壓力環(huán)境下產(chǎn)生反應(yīng)，產(chǎn)生水煤氣。煤氣化廢水主要來(lái)自煤氣發(fā)生爐的煤氣洗滌、冷凝及凈化等過(guò)程。水質(zhì)極其復(fù)雜，含有大量酚類(lèi)、長(zhǎng)鏈烯烴類(lèi)、芳香烴類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)、氰、氨氮等有毒物質(zhì)，這些成分很難分解，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，煤氣化廢水是一種典型的高濃度難生物降解的工業(yè)廢水。

1.2.3 煤制甲醇廢水。通常，人們以水煤漿為原料，經(jīng)加壓氣化、低溫甲醇洗及脫硫等工藝，生產(chǎn)甲醇。煤制甲醇廢水主要來(lái)源于氣化廢水，硫回收、甲醇精餾、灰水處理等裝置所排的生產(chǎn)廢水，煤漿系統(tǒng)的沖洗廢水等。廢水含有大量粉煤灰，氨氮、懸浮物含量高，如果不經(jīng)過(guò)處理直接排放，將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境平衡造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞，因此煤制甲醇廢水必須先處理后排放，以消除其環(huán)境破壞作用[2]。

1.2.4 煤焦化廢水。煤焦化主要是煤原料在高溫與真空的環(huán)境下分解，逐漸轉(zhuǎn)變成為煤氣、焦炭等物質(zhì)的過(guò)程。煤焦化廢水的主要成分為高濃度的酚類(lèi)及氨氮，其含量低但具有高毒性，這是一種成分復(fù)雜、有毒、難降解的典型工業(yè)有機(jī)廢水，常規(guī)煤焦化廢水處理方法很難徹底清除污染物，不容易達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3 煤化工廢水的特點(diǎn)

煤化工廢水中的污染物組分由于加工工藝的不同存在很大差異[3]。廢水含有多種污染物，如烷烴、烯烴、多環(huán)芳烴等雜環(huán)類(lèi)有機(jī)污染物，氨氮、硫化物、氟化物等無(wú)機(jī)污染物，稠環(huán)芳烴、長(zhǎng)鏈脂肪烴等致泡的油性物質(zhì)，酚、氰化物硫化物等高毒性物質(zhì)，還含有多種致色基團(tuán)。同時(shí)，煤質(zhì)差異、設(shè)備生產(chǎn)負(fù)荷變動(dòng)、分離收集和處理工藝不夠合理、管理水平差異等主客觀(guān)因素也導(dǎo)致廢水處理過(guò)程具有來(lái)水水質(zhì)波動(dòng)大等特點(diǎn)。

概括起來(lái)，煤化工廢水存在以下特征：廢水排放量大，水質(zhì)變化大;污染物濃度高，成分極其復(fù)雜;色度高，COD和BOD含量高;含多種生物毒性物質(zhì)，生化降解難度大。當(dāng)前，我國(guó)煤化工廢水存在或多或少的問(wèn)題，處理問(wèn)題在很大程度上也對(duì)我國(guó)煤化工行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展產(chǎn)生了極大的影響，使得煤化工企業(yè)舉步維艱，面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。

2 煤化工廢水的處理措施

由于污染物成分復(fù)雜、濃度高等特點(diǎn)，煤化工廢水往往需要三個(gè)階段的處理，即預(yù)處理、生物處理、深度處理，具體方法如下。

2.1 氣浮法

煤化工廢水含有大量油類(lèi)物質(zhì)，以往煤化工廢水預(yù)處理主要采用傳統(tǒng)的隔油法。廢水隔油處理，能夠有效提高生化處理的整體效果，但是該方法也存在不足，隔離出的油類(lèi)無(wú)法進(jìn)行有效利用，所以存在油類(lèi)回收困難的問(wèn)題。通過(guò)不斷開(kāi)展深入研究與實(shí)踐，煤化工企業(yè)開(kāi)始采用氣浮法處理廢水，這樣能夠有效減少弊端，在清除廢水中油類(lèi)物質(zhì)的同時(shí)，可對(duì)廢水中的油類(lèi)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)回收和循環(huán)利用，有效減少物質(zhì)受到二次污染的情況。通過(guò)氣浮法對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，有助于廢水的下一步處理[4]。

2.2 混凝沉淀法

絮凝是給水處理過(guò)程中極為重要的工藝，濾池出水水質(zhì)主要由絮凝效果決定，在傳統(tǒng)絮凝工藝中，水在設(shè)備中停留20～30 min，水中有許多絮凝不徹底的小顆粒。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了折板式、波形板等反應(yīng)設(shè)備，有效改善絮凝效果。采用傳統(tǒng)工藝的平流沉淀地、機(jī)械攪拌澄清池以及無(wú)閥重力濾池占地面積大，處理效率比較低，出水濁度高。近年來(lái)，通過(guò)使用協(xié)管、斜板沉淀池，沉淀效率有效提升，但是沉淀效果比較差，容易產(chǎn)生污泥堆積，導(dǎo)致水質(zhì)嚴(yán)重惡化。高效沉淀理論突破傳統(tǒng)理論認(rèn)知，結(jié)果證明，協(xié)管斜板當(dāng)中的顆粒在沉淀過(guò)程中和水結(jié)合，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，后產(chǎn)生小漩渦，形成水流的脈動(dòng)。

2.3 消除泡沫方法

造成煤化工廢水處理過(guò)程中出現(xiàn)大量泡沫的因素有很多。例如，煤化工廢水含有大量脂肪烴類(lèi)、活化劑等化學(xué)物質(zhì)，造成處理設(shè)備中出現(xiàn)大量泡沫。為了有效減少泡沫，廢水處理前期的預(yù)處理階段要有效去除這些物質(zhì)。但是，常規(guī)處理方法弊端較多。例如，隔油池和空氣氣浮等工藝會(huì)使得空氣中的氧逐漸融入水中，水的顏色會(huì)發(fā)生變化，還會(huì)出現(xiàn)氧化反應(yīng)，從而產(chǎn)生很難降解的苯醌類(lèi)物質(zhì)，加大后期生物處理的難度。當(dāng)前，人們已經(jīng)合成出一種新型的惰性氣體，它能夠有效去除廢水的油脂成分，有效預(yù)防廢水處理過(guò)程出現(xiàn)氧化，減輕了后期處理泡沫的負(fù)擔(dān)和麻煩[5]。

2.4 生化處理方法

預(yù)處理可以有效清除廢水中的有機(jī)污染物，但是通常不能徹底清除，廢水依然會(huì)存留少量有機(jī)污染物，因此需要進(jìn)一步處理。微生物自身的新陳代謝作用能夠清除廢水中很難降解的有機(jī)污染物，形成水與二氧化碳等無(wú)污染的物質(zhì)。生化處理方法能夠有效減少成本投入，其整體效果非常好，操作非常簡(jiǎn)單，設(shè)備管理與應(yīng)用也不復(fù)雜。活性泥中的微生物在廢水中會(huì)產(chǎn)生好氧與厭氧反應(yīng)，從而有效去除廢水中的氮氧化物等有機(jī)污染物。

2.5 固定類(lèi)型生物技術(shù)

固定類(lèi)型生物技術(shù)是一種新型處理技術(shù)，主要以生物火山巖濾料等生物材料為濾料進(jìn)行廢水處理，其具有針對(duì)性，可以明確廢水的整體處理范圍。該方法能夠選擇相應(yīng)的菌類(lèi)，可對(duì)煤化工廢水中的異喹啉等物質(zhì)進(jìn)行有效處理。和普通污泥處理方式相比，固定類(lèi)型生物技術(shù)可以顯著提高難降解有機(jī)物的處理效果，難以降解物質(zhì)的清除率可達(dá)90%[6]。

2.6 生物炭生化處理

通常，經(jīng)缺氧好氧生物技術(shù)處理的煤化工廢水不符合國(guó)家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，生物炭生化處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于煤化工廢水處理中。生物炭處理需要在水中加入適當(dāng)?shù)姆勰罨钚蕴?，活性炭有著很?qiáng)的吸附能力，粉末狀活性炭和污泥、廢水等混合在一起，活性炭表面積通常比較大，能夠快速吸附活性污泥。另外，活性炭有助于廢水中COD的降解，所以，經(jīng)過(guò)生物炭生化處理，廢水的COD指標(biāo)顯著下降[7]。

2.7 高級(jí)氧化技術(shù)

有機(jī)化合物通常具備復(fù)雜性、多樣性，導(dǎo)致廢水處理非常困難。煤化工廢水含有許多復(fù)雜成分，如酚類(lèi)、氮元素等有機(jī)物，其處理難度非常大，給煤化工企業(yè)廢水處理帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)，嚴(yán)重影響后續(xù)處理。高級(jí)氧化技術(shù)能夠有效解決該問(wèn)題，煤化工廢水含有大量無(wú)法降解的有機(jī)物，嚴(yán)重影響生化處理整體效果。采用氧化處理后，廢水會(huì)產(chǎn)生大量自由基，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解，有效減少?gòu)U水中的有害物質(zhì)。隨著廢水處理技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，煤化工廢水處理效果會(huì)越來(lái)越好。但是，煤化工廢水成分復(fù)雜，大多數(shù)無(wú)法進(jìn)行有效分解，如果只采用單一的處理方法，很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，必須針對(duì)實(shí)際情況，將多種處理方式相結(jié)合，通過(guò)綜合處理不斷提高整體效果。

3 煤化工廢水處理面臨的問(wèn)題

3.1 廢水處理成本高

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越注重環(huán)境保護(hù)。國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了多項(xiàng)環(huán)保政策，環(huán)保力度不斷加大，各項(xiàng)環(huán)保工作逐漸開(kāi)展，落實(shí)到實(shí)際生產(chǎn)中。目前，我國(guó)煤化工廢水處理設(shè)備與技術(shù)仍有待改進(jìn)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在一定差距。由于投入經(jīng)費(fèi)過(guò)高、成本大等原因，部分可達(dá)到環(huán)保節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的技術(shù)和設(shè)備無(wú)法推廣應(yīng)用。為了提升廢水處理效果，充分滿(mǎn)足廢水處理要求，煤化工企業(yè)必須購(gòu)買(mǎi)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，但是這樣會(huì)導(dǎo)致廢水處理成本大幅度增加。再者，廢水處理需要大量?jī)艋瘎灰泄I(yè)生產(chǎn)和廢水排放，就要不斷增加凈化劑的供應(yīng)。因此，煤化工企業(yè)不僅要加大設(shè)備方面的資金投入，還要不斷加大廢水處理凈化劑等輔助手段的投入[8]。

3.2 廢水預(yù)處理效果不佳

早期建設(shè)的廢水處理項(xiàng)目受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的制約，廢水預(yù)處理效果往往不佳。當(dāng)時(shí)，人們對(duì)廢水預(yù)處理缺乏全面、深入的了解，采用的處理工藝主要是脫酸、萃取以及脫氨，脫除廢水中的氨與酚。但是，由于煤化工廢水pH偏高，萃取脫酚的實(shí)際效果不明顯，因此進(jìn)入生化階段，水中的酚會(huì)大幅度增加。廢水經(jīng)過(guò)相應(yīng)處理后，水中的酚與氨含量仍然比較高，說(shuō)明其實(shí)際處理效果并不好，處理后，其水質(zhì)仍然比較差。另外，部分煤化工廢水含油量非常高，通常大于1 000 mg/L，水質(zhì)波動(dòng)較大，在這樣的環(huán)境下，廢水處理期間，常規(guī)氣浮裝置會(huì)存在大量泡沫，極大地增加了油水分離的技術(shù)難度[9]。

3.3 工藝技術(shù)落后，整體運(yùn)行效果不穩(wěn)定

煤化工廢水處理工藝多種多樣，但是當(dāng)前大多數(shù)比較傳統(tǒng)和老舊，整體處理效果不穩(wěn)定，處理后，水質(zhì)往往無(wú)法達(dá)到環(huán)保要求。當(dāng)前，煤化工廢水水質(zhì)普遍偏差，大多數(shù)煤化工企業(yè)生產(chǎn)廢水的COD和氨氮含量非常高。如果采用常規(guī)工藝進(jìn)行處理，會(huì)導(dǎo)致出水COD和氨氮含量嚴(yán)重超標(biāo)，更不能實(shí)現(xiàn)零排放。如果出水水質(zhì)超標(biāo)，就會(huì)大幅度增加后續(xù)用水的技術(shù)難度。

廢水處理工藝會(huì)存在技術(shù)不合理或者設(shè)計(jì)不到位等問(wèn)題。例如，若污水處理工藝存在重復(fù)，便會(huì)增加整體處理費(fèi)用，降低厭氧負(fù)荷，導(dǎo)致整體處理效果不佳。部分廢水處理工藝主要通過(guò)硫酸調(diào)節(jié)廢水的pH，其間易產(chǎn)生硫化氫等有毒氣體，廢水處理工藝與設(shè)計(jì)存在不合理之處，導(dǎo)致整體處理效果不理想。所以，許多廢水處理工藝當(dāng)前都無(wú)法真正做到零排放。

4 煤化工廢水處理技術(shù)發(fā)展的展望

近年來(lái)，煤化工企業(yè)快速發(fā)展，廢水處理備受社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。煤化工生產(chǎn)過(guò)程極為復(fù)雜，其生產(chǎn)廢水存在成分復(fù)雜、難降解的特征，廢水處理困難。因此，人們要深入研究煤化工廢水處理技術(shù)。當(dāng)前，高級(jí)氧化技術(shù)與膜分離技術(shù)是煤化工廢水處理技術(shù)的杰出代表。高級(jí)氧化技術(shù)具有氧化反應(yīng)控制效率高、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于廢水處理中，但是應(yīng)用成本偏高，耗能較大，未來(lái)需要進(jìn)一步改善。膜分離技術(shù)具有能耗低、應(yīng)用范圍廣、不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，也被廣泛應(yīng)用于廢水處理中。隨著煤化工廢水處理技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，未來(lái)，新型膜材料的應(yīng)用范圍會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，制備技術(shù)將會(huì)得到優(yōu)化。當(dāng)前，煤化工廢水處理技術(shù)快速發(fā)展，已經(jīng)取得顯著成果，但是整體來(lái)看，處理技術(shù)依然相對(duì)單一，無(wú)法對(duì)廢水有效回收利用。未來(lái)，人們要結(jié)合實(shí)際情況，不斷優(yōu)化廢水處理技術(shù)，讓不同技術(shù)有效互補(bǔ)，不斷提高煤化工廢水的整體處理效果。

5 結(jié)語(yǔ)

煤化工生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量廢水，廢水含有非常復(fù)雜的有害物質(zhì)，很難有效降解，導(dǎo)致廢水處理難度大。當(dāng)前，煤化工企業(yè)要推進(jìn)煤化工技術(shù)改革，加強(qiáng)清潔生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)，減少?gòu)U水的產(chǎn)生，同時(shí)不斷提升煤化工廢水處理技術(shù)水平，開(kāi)發(fā)新型水處理技術(shù)，針對(duì)不同污染物采取不同的處理技術(shù)，保障廢水達(dá)標(biāo)排放，為生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和自身的可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

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