煤化工废水处理技术的进展及发展方向

　　【摘要】煤化工产业是我国重要的能源产业之一，是我国可持续发展的能源支柱，在我国政府的大力支持以及经济带动下，我国煤化工行业飞速发展。但在飞速发展的同时因企业特性决定，煤化工行业带来了较为严重的水体污染问题，对当地的生态环境产生了严重威胁，如何对煤化工且生产中产生的废水进行预处理、生化处理以及深度处理，从而降低煤化工废水对环境的破坏已经成为我国煤化工企业健康发展所必须解决的问题。课题研究从此出发，深入研究我国在煤化工废水处理现状及存在问题，并结合高级氧化、膜分离为代表的深度处理技术，展望化工废水处理技术的发展趋势。
　　【关键词】煤化工；废水处理；生化处理；深度处理
　　受煤化工企业生产特性决定，煤化工企业在生产过程中必然产生对环境又巨大危害的废液及相关污染物质。煤化工生产废水中含有大量酚氨烷烴芳烃等有毒有害物质，此类工业废水常规办法无法净化及降解，处理难度高处理流程复杂也具有较高的成本。同时我国煤化工企业几乎都分布在水资源较为紧缺的西北地区，此类地区对水污染的敏感程度较高，可以使用水资源较为紧缺，废水处理难度时间及形式也更加紧迫。我国政府出于生态环境保护以及可持续发展角度考虑，在2013年出台了一系列化工废水处理的相关管理条例，条例中规定，化工企业废水处理回收率在达到95及以上，并努力加强生产工艺的研究向零排放标准不断前行。
　　一、不同煤化工工艺废水特征
　　（一）煤焦化废水
　　煤炭焦化处理是煤化工工厂生产中必须的生产环节之一，通过专业的高温隔氧加热炉，对原煤进行高温处理，促使其焦化。并分解成煤气、焦油以及焦炭等初级产品。在该生产过程中会产生大量的有机废水，废水产出量较高。煤焦化废水中含有大量有机成分，诸如苯系物、多环芳烃等等。降解处理难度极高。
　　（二）煤气化废水
　　煤气化废水是指煤化工企业在对煤炭焦化产物进行二次处理，转化为水煤气的生产环节中产生的工业废水。如碎煤加压气化、粉煤气化和水煤浆气化等工艺。不同工艺的气化废水产出量以及成分均不相同。废水水质差异巨大。
　　（三）煤液化废水
　　煤液化废水是在煤液化的工业产生环节中产生的废水及废液，煤液化工艺从工艺流程一种以及生产方法角度主要分为直接及间接液化两种方式，其中直接液化是汽油、柴油等高级产品的直接生产途径。此类工业废水中氨氮成分含量较高，导致此类废水生化处理效率较低，难度较大。
　　二、煤化工废水处理技术
　　我国在煤化工废水处理技术方面的研究起步较晚，现阶段废水处理水平与西方发达国家相比无论是技术工艺还是施工水平都存在不小的差异。我国目前废水处理主要分是那个阶段完成分别为：废水与处理技术；废水深度处理技术；废水生化处理技术三个阶段。
　　（一）废水预处理技术
　　废水预处理技术主要针对感刚刚产生的工业废水，通过工艺技术手段，降低工业废水的含油量，从而提高废水在后续处理中的降解及可生化效果。并对工业废水中酚、氨类物质进行回收机再利用。工业废水在经过预处理后，相比直接进行生化处理的废水有着更适合生化处理的水质指标。
　　（1）酚的回收
　　工业废水的预处理阶段会对废水中包含的酚通过溶剂萃取和蒸汽吹脱两种工艺方式进行预处理。其中蒸汽吹脱是通过加热工业废水让废水中沸点较低的酚等物质先挥发，并通过碱性溶液吸收，最后对酚溶液进行精馏回收，完成对酚类物质的回收。蒸汽吹脱法属于半物理工艺的回收方法，工艺技术相对简单，成本较低，对回收设备要求也较低，目前被广泛采用。但蒸汽吹脱法也存在回收效率不高，脱酚效果差等缺点。溶剂萃取法可以有效解决蒸汽吹脱法的弊端与不足。该方法利用酚在脱酚萃取溶剂中分配系数差，实现酚的分离与回收。
　　（2）氨的回收
　　在工业废水的预处理中对氨的回收我国煤化工业企业都采用水蒸汽汽提法，通过对废水的直接或间接加热，完成对工业废水中氨的气提，随后用磷酸铵溶液对气体中的氨进行溶解吸收。最后通过依靠气体器完成对富氨溶液中氨的提取和回收。
　　（二）生化处理
　　生化处理是生物化学范畴下的废水处理，是目前我国废水处理中较为的先进的处理工艺。通过利用微生物对有机物的分解及代谢作用。让废水中的难以处理和降解的有机物质分解为二氧化碳和水扥无害物质，从而降低废水对环境的污染及影响。常用的生化处理方式有MBBR法、PACT法、厌氧生物处理法三种。
　　（1）MBBR生物处理法
　　MBBR是移动床生物膜反应器技术的英文缩写。MBBR是硫化床和生物接触氧化法的延伸和升级处理方法。在结合上述两种方法的共有优点前提下，进一步提高了生化处理效率。该处理方式微生物及活性物质通过悬浮填料函作为载体，通过曝气池内的曝气和水流进入硫化状态，增加了微生物与废水的直接接触面积。从而提高的飞出处理的工作效率。同时MBBR生化处理方法因其工艺特点和生化流程决定，不需要传统对活性污泥的回收和反循环处理，因此该方法设备较为简单，在成本、能耗、占地面积以及人力消耗方面都有较大优势。
　　（2）PACT法
　　Pact法是利用活性炭的吸附性质，增强微生物与废水中的有机物质的接触面积以及反映时间，从而提高生化废水处理效率与处理效果。PACT法在微生物生化水中投入了大量的活性炭，活性炭因其多孔结构决定对水中的有机物质有巨大的吸附和固体停留能力。吸附容量可以达到100350。根据实验发现，活性炭生物处理法，对废水中的有机物质综合除去率可以达到75。出水水质超过了国家规定的工业废水排放的一级标准。
　　（3）厌氧生物处理法
　　厌氧生物处理法是通过厌氧生物对有机物的还原能力。将有机物中单环及多元结构的有机物进行拆解，转换为容易降解和进一步生化的小分子有机物质，从而实现污水的生化处理
　　三、深度处理
　　（一）混凝法
　　混凝法是向废水中投入一定剂量的混凝剂，让经过生化处理后废水中的胶状物体以及微生物处理后产生的悬浮物质，进行沉降。通过过滤手段，对沉凝后的固定物质进行分离，从而降低了废水的浊度以及色度。混凝法是目前煤化工业废水处理中较为常见的技术之一，因其工艺技术简单，成本较低等特性决定在我国得到了广泛的应用。
　　（二）吸附法
　　吸附法是利用活性炭等多孔物质或吸附能力较强的物质对废水中的固定物质进行吸附，从而达到降低废水污染物质指标的深度处理方法之一。根据目标吸附物质的特性以及可被吸附条件，吸附法一般分为物理吸附、化学吸附以及离子交换吸附3种类型。在工业废水净化的后期处理中，很据目标废水的固定有害物质的成分以及组成比例选择对应的吸附方式，完胜对煤化工业废水的吸附处理。
　　四、煤化工废水处理技术的发展方向
　　煤化工废水中因有机物含量较高，成为较为复杂等特性决定，煤化工废水处理工作难度较高。我国在煤化工废水处理工艺研究上虽已经取得一定成果，但就目前来看依旧存在许多不足，多数煤化工厂因成本问题决定，无法选择最适当的处理方法，废水最终处理也达到不了国家标准。我国应继续加强对煤化工业废水处理技术的研究，全面在提高处理工艺技术质量的前提下，全面降低废水处理工艺成本。将开发高校复合处理新废水处理工艺作为业内主要研究目标之一。其中膜处理技术具有无相变、无化学反应、选择性好等特点，适合我国煤化工企业现状，具有广泛的应用前景。
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