中國五環(huán)工程有限公司 畢朝剛，丁志剛，吳迪

煤化工是我國工業(yè)的重要組成部分，我國是一個(gè)煤炭大國，所以煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平也比較高。盡管煤化工生產(chǎn)技術(shù)水平有了明顯的提高，但是在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，無法從根本上解決生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的水污染問題，煤化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水處理就成為社會(huì)各界關(guān)注的一個(gè)重要問題。當(dāng)然，煤化工企業(yè)的廢水處理技術(shù)和處理能力也在不斷提高，在這種情況下有必要對(duì)煤化工廢水處理及回用技術(shù)進(jìn)行更加系統(tǒng)的分析。

一、煤化工廢水處理與回用技術(shù)概述

煤化工企業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢水中的污染物比較多，廢水的處理難度比較大，工藝相對(duì)比較復(fù)雜。從處理工藝來看，基本上包含三個(gè)重要的階段。第一階段，廢水的預(yù)處理，此階段比較典型的工藝流程主要包括：調(diào)節(jié)池→隔油氣浮設(shè)備→機(jī)械澄清池→生化反應(yīng)池→中間水池→二沉池→監(jiān)測(cè)水池，此工藝流程主要是對(duì)煤化工生產(chǎn)當(dāng)中所產(chǎn)生的各種廢水進(jìn)行預(yù)處理，為后續(xù)的廢水處理創(chuàng)造更好的條件。第二，廢水深度處理，廢水深度處理是處理煤化工廢水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)當(dāng)中所運(yùn)用的處理技術(shù)比較多，比較典型的工藝流程主要包括：化學(xué)氧化反應(yīng)池→生化反應(yīng)池→機(jī)械澄清池→氣浮濾池、超濾和反滲透。第三，處理以后的廢水回用，煤化工廢水經(jīng)處理后具備重新使用的條件，重新進(jìn)入煤化工企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)，從而達(dá)到廢水回收利用的目的。從前面的分析可以看出，現(xiàn)有的煤化工廢水處理系統(tǒng)的技術(shù)是比較復(fù)雜的，主要應(yīng)用了物理化學(xué)法和生化法，當(dāng)然就目前來看，深度處理技術(shù)在煤化工企業(yè)廢水處理當(dāng)中的應(yīng)用相對(duì)比較少，主要是因?yàn)樯疃忍幚砑夹g(shù)的應(yīng)用成本相對(duì)比較高，對(duì)煤化工企業(yè)來說也是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)。

二、煤化工廢水處理關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）物理化學(xué)工藝

物理化學(xué)工藝是煤化工廢水處理與回收最常見的方法，相對(duì)于其他處理工藝，物理化學(xué)工藝具有成本低、處理效果比較理想的特點(diǎn)，主要包括兩種方法。

1.混凝法

混凝法是煤化工廢水處理當(dāng)中經(jīng)常采用的一種技術(shù)，可以用于煤化工生產(chǎn)當(dāng)中所產(chǎn)生的多種廢水的預(yù)處理、中間處理和深度處理?；炷ㄔ谑褂玫倪^程中主要使用混凝劑來處理廢水，常見的混凝劑有很多，比如說聚合氧化鋁、氧化鋁鐵和聚合硫酸鐵。不同的混凝劑使用效果和成本有一定的差異，但是基本上都能達(dá)到預(yù)期的處理目標(biāo)，當(dāng)然在處理以后的回收等方面，使用混凝劑處理以后回收效果一般。另外，為了提高處理效果，使用混凝劑進(jìn)行處理的過程中，還會(huì)使用一些助凝劑，常見的助凝劑主要是聚丙烯肽胺（PAM）?；炷ǖ奶幚聿襟E主要包括以下幾點(diǎn)。第一，詳細(xì)分析廢水的水質(zhì)和水量，根據(jù)分析結(jié)果選擇最適合的混凝劑。第二，選擇好混凝劑以后，根據(jù)廢水量確定混凝劑的使用量，直接將混凝劑倒入廢水當(dāng)中，采用機(jī)械攪拌或者是水力作用攪拌的方式，讓混凝劑與廢水充分發(fā)生反應(yīng)，通過混凝劑的凝聚作用，將廢水當(dāng)中的膠體物質(zhì)和氫氣懸浮顆粒凝聚為顆粒比較大的絮狀體。第三，充分發(fā)生反應(yīng)以后進(jìn)入沉淀工序，經(jīng)過一段時(shí)間沉淀以后，直接將處理好的水排出，剩下的就是絮凝體廢物?；炷ǖ膬?nèi)部反應(yīng)機(jī)理是比較復(fù)雜，就目前來看還沒有一個(gè)明確的研究結(jié)果說明其處理機(jī)理。但是也有一些研究成果表明，混凝劑通過壓縮膠體的雙電層和吸附架橋等綜合作用來產(chǎn)生虛擬體，但是也有一些學(xué)者認(rèn)虛擬體的產(chǎn)生是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，可能會(huì)經(jīng)過一些化學(xué)反應(yīng)。在實(shí)踐當(dāng)中，混凝法雖然是煤化工廢水處理當(dāng)中一種非常重要的技術(shù)，但是煤化工廢水中含有的有毒有害物質(zhì)比較多，單純使用混凝法無法解決，所以通常將其作為一種廢水治理的輔助技術(shù)來使用。

2.吹脫法

吹脫法也是一種非常常見的廢水處理方法，煤化工產(chǎn)生的廢水當(dāng)中，有很多有毒有害氣體存在于溶液當(dāng)中，如果有毒有害氣體的含量高于企業(yè)警戒濃度，可以向廢水當(dāng)中通入空氣，通過讓平衡體系向氣體方向移動(dòng)，將廢水中的有毒有害氣體排出?？梢钥闯觯@種方法原理相對(duì)比較簡(jiǎn)單，是一種比較典型的物質(zhì)傳遞方法。吹脫法在使用過程中對(duì)設(shè)備的依賴性比較明顯，廣泛應(yīng)用塔式吹脫裝置等。這種吹脫裝置內(nèi)部設(shè)計(jì)了填料吹脫塔，通過填料吹脫作用來實(shí)現(xiàn)廢水有毒有害氣體處理的目的。就目前來看，吹脫法在煤化工廢水處理當(dāng)中的應(yīng)用范圍比較有限，一般用于廢水當(dāng)中氨氮的處理。所以，就目前來看很少有煤化工企業(yè)將吹脫法作為廢水處理的主要方法。

（二）生化處理工藝

1.厭氧水解酸化工藝

厭氧水解酸化是一種比較常見的生化處理工藝，這種處理工藝是目前應(yīng)用較為廣泛的一種技術(shù)，在處理的過程中主要借助反應(yīng)體系當(dāng)中的微生物特殊的生存活動(dòng)，來降解廢水當(dāng)中的有機(jī)物，將廢水中長(zhǎng)鏈有機(jī)污染物降解為易降解物質(zhì)。微生物之所以能夠處理廢水當(dāng)中的長(zhǎng)鏈有機(jī)物或多環(huán)芳烴，一個(gè)非常重要的原因就是厭氧微生物當(dāng)中能夠產(chǎn)生多種類型的開環(huán)酶體系，這種酶的主要作用就是降解廢水當(dāng)中的各種有機(jī)污染物。因?yàn)?，在?dāng)前各種煤化工技術(shù)所產(chǎn)生的廢水當(dāng)中，有機(jī)污染物所占的比重是比較高的，所以在處理的過程中可以通過厭氧水解酸化的方法進(jìn)行處理。而且研究成果表明，通過厭氧水解酸化菌的作用，可將很多有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物。當(dāng)然，厭氧水解酸化的處理過程也比較復(fù)雜，并且也不能完全處理煤化工廢水當(dāng)中所有的污染物，所以很多有毒物質(zhì)只能通過厭氧水解酸化的作用進(jìn)行部分降解，但是即便是部分降解也能夠達(dá)到一定的調(diào)節(jié)均衡水質(zhì)的目的。當(dāng)然，厭氧水解酸化菌要想充分發(fā)揮其在煤化工廢水當(dāng)中的作用，煤化工廢水當(dāng)中必須含有其生長(zhǎng)代謝所必需的營養(yǎng)，從目前來看煤化工所產(chǎn)生的廢水當(dāng)中含有豐富的C、N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，為厭氧微生物的生長(zhǎng)和代謝提供了所需的營養(yǎng)條件。經(jīng)過處理以后，廢水當(dāng)中的剩余污染物的可生化性得到明顯提升，可以利用其他方法和途徑進(jìn)一步降解處理。

2.兩相厭氧生物處理工藝

兩相厭氧生物處理工藝是在傳統(tǒng)的厭氧生物處理工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，因?yàn)槭褂梦⑸飳?duì)廢水進(jìn)行處理，基本上都是通過產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌來進(jìn)行，但是這兩種細(xì)菌適宜生存的條件不一樣，所以無法讓這兩種微生物同時(shí)處在一個(gè)非常適宜的代謝環(huán)境當(dāng)中來處理廢水，這種情況下必然會(huì)影響廢水的處理效率和效果。在這種情況下，一些學(xué)者提出了兩相厭氧生物處理工藝，這種生物處理工藝的特點(diǎn)是將產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌分別放在兩個(gè)相連的反應(yīng)器內(nèi)，不同的反應(yīng)器內(nèi)所設(shè)計(jì)的生存條件不一樣，從而讓這兩種微生物都處于最佳的生長(zhǎng)狀態(tài)，這樣才能夠保證這兩種厭氧菌的處理效果，進(jìn)一步提高廢水處理效率。在整個(gè)處理系統(tǒng)當(dāng)中，產(chǎn)酸菌的作用是改善煤化工廢水當(dāng)中有機(jī)物的可生化性，為后續(xù)處理創(chuàng)造良好的條件，也能夠進(jìn)一步提高產(chǎn)甲烷菌的處理效率。所以，兩相厭氧生物處理工藝相對(duì)于傳統(tǒng)的厭氧生物處理工藝，其效率要提高很多，在煤化工廢水處理工藝當(dāng)中應(yīng)用得更加廣泛一些。

（三）深度處理工藝

深度處理工藝一般是煤化工廢水處理的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，處理方法比較多，包括活性炭吸附法、膜分離法、化學(xué)氧化法以及生物處理法等等。其中，化學(xué)氧化法最具代表性?；瘜W(xué)氧化法一般是通過氧化劑進(jìn)一步去除煤化工廢水當(dāng)中的各種有毒有害衍生物，達(dá)到提高廢水處理效果的目的。其中，氧化劑主要是CI2、Ca（CIO）2、KMnO4、O3等，不同的氧化劑適合處理的煤化工廢水不一樣，在使用之前需要分析煤化工廢水中含有的污染物種類。但是，一些研究成果顯示，單純使用氧化劑來去除廢水中的有機(jī)物效率比較低，添加了催化劑以后，處理時(shí)間大大縮小，還能顯著提高處理效果。比如，李瑞華在研究中就發(fā)現(xiàn)了這一規(guī)律，在使用臭氧氧化法處理煤化工廢水的過程中發(fā)現(xiàn)O3分子直接作用于廢水的過程中，廢水中有機(jī)物的去除率并不是很高，并且脫色反應(yīng)時(shí)間也比較長(zhǎng)，但是在加入催化劑以后，去除率有了明顯提升，其中使用的催化劑包括Mn2、Cu2+等，所以在使用化學(xué)氧化法處理煤化工廢水的過程中，需要根據(jù)氧化劑的類型選擇合適的催化劑，這樣才能提高廢水處理的效率和效果。比如某企業(yè)采用臭氧催化氧化工藝作為深度處理工藝處理西北某化工園區(qū)的煤化工廢水，其出水水質(zhì)可以達(dá)到初級(jí)再生水水質(zhì)指標(biāo)，回用至化工園區(qū)。

三、煤化工廢水處理回用

煤化工廢水經(jīng)過處理以后，需要將廢水統(tǒng)一儲(chǔ)存在一個(gè)地點(diǎn)，經(jīng)檢測(cè)確認(rèn)廢水達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)以后，可以重新投入煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)。在這一過程中，處理以后的廢水質(zhì)量檢測(cè)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，一般情況下，廢水質(zhì)量檢測(cè)都需要實(shí)時(shí)進(jìn)行，以現(xiàn)在的傳感器技術(shù)，可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)處理以后的水質(zhì)變化，確保經(jīng)過處理后的水質(zhì)達(dá)標(biāo)。如果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過處理以后的廢水質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，需要分析在哪一個(gè)處理技術(shù)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，影響到最終的出水水質(zhì)。在廢水回收利用的過程中，需要將廢水回收利用系統(tǒng)與供水系統(tǒng)區(qū)分，避免廢水與供水系統(tǒng)產(chǎn)生交叉對(duì)供水系統(tǒng)造成污染。值得注意的是，很多地區(qū)將煤化工企業(yè)所生產(chǎn)的廢水及處理以后的水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的結(jié)果會(huì)匯總到當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)部門管理信息系統(tǒng)當(dāng)中，作為監(jiān)督煤化工企業(yè)開啟廢水處理系統(tǒng)的一種重要方法。當(dāng)然，煤化工企業(yè)的用水應(yīng)以回收利用廢水為主，以城市工業(yè)供水系統(tǒng)為輔，這樣才能最大程度地節(jié)約水資源，減少煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中的資源浪費(fèi)。

總之，煤化工企業(yè)必須根據(jù)自身的生產(chǎn)狀況及污染物的特點(diǎn)，建立更加科學(xué)先進(jìn)的污水處理系統(tǒng)，進(jìn)一步提高污水處理能力和水平，使生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的污水都能夠得到及時(shí)有效的處理，并最大化地將處理后的廢水回收利用，以達(dá)到循環(huán)利用水資源的目的。