高效混凝沉淀技术在煤化工废水处理中的应用

杨莹

（华能白山煤矸石发电有限公司，吉林白山　134700）

高效混凝沉淀技术在煤化工废水处理中的应用

杨莹

（华能白山煤矸石发电有限公司，吉林白山134700）

我国是世界最大的煤炭生产和消费国，单纯燃烧转化能量的煤炭利用方式存在非常严重的环境污染，随着科学技术的不断进步，高效混凝沉淀技术已经广泛应用到了煤化工废水处理中，在工程的实际应用中，高效混凝沉淀技术与传统的澄清技术相比而言，高效混凝沉淀技术在占地、上升流速、出水浊度以及滤池的反冲时间上都有明显的改善，发挥着巨大的优势。

高效混凝沉淀技术煤化工废水处理

煤化工中的废水主要是煤在高温干馏、煤气净化以及化工产品精制过程中所产生的焦化废水［1］。煤化工废水的来源主要有以下两个方面：第一方面是剩余氨水，它是由炼焦及煤气在冷却过程中产生的废水，一般氨水量非常大；另一方面是高效混凝沉淀技术在应用过程中产生的废水，它主要来自煤气净化和化工产品精制过程中产生的分离水［2］。本文将高效混凝沉淀技术应用在煤化工废水处理中，能够有效净化水源，消除污染，达到了很好地处理效果。

1　煤化工废水类型及特性

煤化工发展关键是煤炭焦化以及煤气化与煤液化这三条较大的产业链，煤化工废水也因此可以被分为焦化废水以及煤气化废水和煤液化废水这三大类。

1.1焦化废水

焦化也就是煤处于空气隔绝状态下，其受热分解为煤气以及焦油或者是粗苯与焦炭的整个过程，也就是所谓的煤干馏。焦化废水可以说是主要源于煤炼焦以及煤气净化和相关化工产品的回收精制，并在这过程中所产生的废水，以及废水排放量较大，且成分极为复杂。与此同时，含有很难用生物进行降解的油质以及吡啶等复杂环化合物以及联苯和萘等各类多环芳香化合物。在焦化废水有机成分中，大多是酚类以及苯类化合物处在好氧状态下即可缓慢的进行生物降解，但是联苯类以及喹啉类极难进行生物降解，并且难以进行生物降解的杂环化合物以及多环芳香化合物稳定性极弱，一般情况下还会致癌或者是致突变，这时的危害更大，因此，焦化废水良性处理也成为了化工业废水处理的关键点。

1.2煤气化废水

煤气化也就是相关原料煤置于煤气发生炉中，并施以一定温度以及压力和气化剂，在其共同作用下生成煤气的整个过程。煤气化废水可以说是气化炉制作煤气以及代天然气时所形成的废水，其关键是源于洗涤以及冷凝和分馏工程阶段。该废水污染物浓度极高，酚类以及油质和氨氮的浓度较高，并且生化有毒和抑制性物质极多，在进行生化处理时很难达到有机污染物充分降解，这属于一种极为典型的高浓度、污染以及有毒，并且极难进行降解的有机废水。

1.3煤液化废水

煤制油可以分为直接性液化以及间接性液化这两类。煤直接液化主要是把破碎煤粉以及溶剂和催化剂充分配置为油煤浆，并且和氢气一同放进反应器中进行裂解和加氢等反应，然后再进入分离单元，其含有轻烃以及没有反应的氢气之间大多气相进行循环，还有较小部分会外排。重质油是循环溶剂，最终会返回配煤浆中，轻质及中质油通过有效提质加工之后形成汽油以及柴油。还有液化残渣的去气化以及发电。煤的间接液化是首先将煤炭置于高温下使其和氧气以及水蒸气进行反应，以便于促使煤炭全部气化再有效转化为合成气，最终在催化剂不断作用下就形成了合成液体燃料工艺技术。

图1　高效混凝沉淀技术流程图

2　煤化工废水处理所存在的问题与发展

2.1煤化工废水处理所存在的问题

通常煤化工废水水质非常复杂，且所含的极难降解有机物质与氨氮成分极高，这就导致了废水处理方面不断出现问题。很多时候煤化工废水预处理不到位，相关酚类以及氨氮浓度极高，以至于之后的生物处理也就更难，还有其极难降解有机物质成分极高，这也在很大程度上影响着废水处理效果；并且，因为废水水质的水量波动较大，其生物处理的抗冲击负荷能力偏低，通过生物方式处理很多极难降解的大分子有机物质却还是不能有效的清除，还需要下一步的处理；关于深度处理来讲，混凝沉淀方式可以说是非常经济的，其吸附方式中的吸附剂用量较大，并且还需要再生，以至于成本较高。

2.2煤化工废水处理发展趋向

（1）预处理工艺的改善；科学合理的改善预处理工艺技术，改善其除油以及脱酚和蒸氨等方面的技术，充分的提升其预处理的最终效果，比如将隔油转化为气浮除油，该除油方式效果极好。煤化工废水中极难降解成分含量极大，这也是预处理的关键点。预处理清除大分子极难降解有机物质，这不仅仅能够合理提升废水可生化性以及有效降低生物毒性，有助于进行生物处理，并且也能成分降低之后的处理负担，或者是取消后续处理都是极有可能的，这样可以合理的降低其处理成本。（2）优势菌种投加与新型反应器开发；煤化工废水相关水质所含成分是极为复杂的，经过合理的投加相关优势菌种或者是科学开发新型反应器，来充分的提升生化物质的处理效果以及其处理效率。（3）关于深度处理；应该说使用低温气化工艺技术相关炉气化废水和直接性液化工艺技术所形成的废水中多环芳烃等极难降解的有机物质成分极大，尽管是使用厌氧及好氧成分结合的方式之下的出水效果也还是不稳定，仍需关于实际水质状况进行分析研究。

3　高效混凝沉淀技术

3.1高效混凝沉淀技术工艺流程与工作原理

高效絮凝沉淀技术是包括着药剂混合以及絮凝反应与沉淀分离这三个主要步骤。混合部分，可以说该过程是初级混凝，也就是相关混凝剂的水解产物在废水中的扩散。其废水中的胶体颗粒会有效的被脱稳凝聚，这也是得到较好絮凝效果的关键，更能够有效的节省药剂的投量；其絮凝的长大可以说是微小颗粒的良好接触以及碰撞。絮凝池湍流微涡旋比例的有效增加，能够充分的提升颗粒之间的碰撞次数，以便于有效的改进絮凝效果。并且，能够经过絮凝池流动通道上面小孔眼格网的增设方式来有效实现；沉淀部分，以往传统式沉淀理论上是认为斜板以及斜管沉淀池间的水流处在层流状态时。事实上是在斜管间较大矾花颗粒会在沉淀时和废水出现相对运用，这时就会出现较小的漩涡，出现水流脉动。并且这些脉动会影响反应不完全较小颗粒沉淀，以至于影响最终的出水水质。因此，在高效絮凝设备上可以使用较小间距斜板沉淀装置。

3.2高效混合

动力学因素决定水处理反应中亚微观状态，采用高强度的微漩涡离心惯性能够有效阻止亚微观传质的阻力，从而增加亚微观传质的传播速率，使混凝剂尽快与水进行融合，扩散到水体的每一个细部，让所有的胶体颗粒在一瞬间内进行高效的混合，这就为水处理的高效组合提供了有利条件，这样能够节省药量的投入，高效混合利用这种反应原理，能够使混凝土胶体颗粒和水充分的混合，达到净水的目的。亚微观扩散在水处理反应中有着非常重要的意义，是水处理反应中至关重要的动力学因素。

3.3高效絮凝

絮凝工艺是给水处理中至关重要、必不可少的环节。絮凝效果的好坏直接决定了过滤池中水的质量。传统的絮凝工艺技术主要有：回转组合式隔板反应、传统廊道反应和回转孔室反应等。这些传统的技术的缺点是：耗费时间长，絮凝不完全。水在设备中一般要停留30分钟左右，而且经过长时间絮凝后水中还是有很多未絮凝的小颗粒。

3.4高效沉淀

近年来，采用了一些较为先进的技术工艺（斜管和斜板沉淀池），沉淀的速度明显加快。但是沉淀的水的质量依然没有明显改善。出现了低浊期和高浊期，而且在沉淀的过程中产生了大量的污泥，水质恶化的情况也在进一步地加剧。当今，先进的高效沉淀提出了低脉动的理论，突破了传统的斜管斜板沉淀水流层流状态说。低脉动理论认为，斜管、斜板中的颗粒在沉淀的过程中会和水发生相对运动，在颗粒后面形成小漩涡，漩涡与水产生了水流的脉动现象。水流的脉动现象对大矾花颗粒的沉淀不会造成任何影响，对沉淀不完全的颗粒会起到一个顶托作用，因此，出水的水质也得到了明显的改善。

4　高效混凝沉淀技术的应用

4.1煤化工废水处理

预处理技术也就是为了充分实现生化水质相关要求，进行的除油以及脱酚和脱氨等程序；生化处理技术，是运用相关微生物质新陈代谢来对相关废水中所含的有机污染物质展开一定程度的分解及转化，以便于充分的促使其转化为二氧化碳以及水等无害物质。其包括着改进好氧生化处理以及厌氧生物处理和厌氧及好氧结合处理等三种方式，以便于促使最终的煤化工废水处理得到更好的处理效果；深度处理也就是在煤化工废水通过生化处理之后，相关出水中还是存在一定量较难降解的污染物质等，致使其水的色度以及CODcx浓度没有达到排放标准以及回用标准化要求，从而进行的深层处理，目前常用的方式是混凝沉淀方式以及高级氧化方式。本文就高效混凝沉淀技术进行了分析探讨。

4.2高效混凝沉淀技术工艺

（1）高效混凝沉淀技术工艺概论；高效混凝沉淀是一项新型化工废水处理技术，其可以使用微涡来有效强化亚微观扩散，促使混合快速充分，致使药剂的力量尽早的有效发挥，并且可以节省30%左右的投药量，还有就是水量所出现的变化对其影响不大；运用扰流翼片来有效加强微涡的传质，以便于合理控制颗粒的碰撞，这样科学合理的降低了其反应时间；并且还有效的克服了斜管蜂窝的结构排泥，这也很好的发挥出了浅池优势，可以很好的提升沉淀效率以及出水水质。（2）高效混凝沉淀技术工艺参数；其混合单元使用微涡管式混合装置，是不锈钢的材质，相关安装的长度是3000毫米，装设在反应池前端进水管上，进行法兰式连接，其混合时间是3s，流速大约控制在1m/s。并且其水头的损失不能超出0.5米；相关的微涡折板絮凝池是使用一个系列，对应设计水量是200平方米每小时，絮凝池的尺寸大约是长4.2米，宽是2.43米，深是3.33米，反应时间应该是11.2每分钟。相关的高效微涡折板絮凝装置是竖向布置的，并且是池中间进水再给两侧进行对称配水；复合斜板沉淀池所设计的水量应该为200平方米每小时，斜板是经由乙丙共聚材料所制作的，其安装倾斜角度为60度，对应的清水区域上升流速为2.6毫米每秒，并且沉淀池平面尺寸是长5.6米，宽4.2米，深3.13米，对应配水区域为1.83米，以及清水区域是1.10米，斜板区域为0.87米，相关沉淀池是使用斗式重力排泥。

4.3高效混凝沉淀技术流程

高效混凝沉淀技术的工艺流程如下：如图1，在图中，直列式混合器采用不锈钢材质的微涡管式混合设备，安装在反应池进水管上，长度为3米，流速控制在1m/s，星形翼片絮凝池采用一个系列，设计水量达到每小时200立方米，按照标准的尺寸进行絮凝池的设计，V形斜板沉淀池利用乙丙共聚材料制作，安装的倾角接近60°，并设手动阀门和电动阀门各一个，通过排污渠将回收到沉淀池内。

4.4高效混凝沉淀技术处理煤化工废水

在煤化工废水的处理中应用高效混凝沉淀技术，按照设计将设备安装完毕之后，对煤化工废水进行处理，首先，煤化工废水由排放渠经过直列式混合器中，在直列式混合器中加入混凝剂，经过搅拌，使煤化工废水与混凝剂均匀混合，将混合后的废水排放到星形翼片絮凝池，再投加助凝剂在星形翼片絮凝池中经过高效絮凝，然后经过V形斜板沉淀池对污水进行沉淀，使得沉淀后的污水进入后续污水处理系统，经过沉淀絮凝和沉淀处理。得到处理后的干净水源。

5　结语

高效混凝沉淀技术在处理煤化工悬浮物中已经得到了广泛的应用与推广，实验证明，高效混凝沉淀技术处理效果好、时间短、水质好。高效混凝沉淀技术处理煤化工废水有着极好的效果，能够很好的处理废水中所含的悬浮物。该方式是使用高效混凝沉淀技术，对应出水混浊程度能够有效降低3度，这远低于以往传统式工艺技术中混凝沉淀技术出水相关指标，并且降低了之后滤池的压力，其对应反冲洗时间被有效延长1倍，还有其上升流速提高了1倍，可以说其处理水量能够实现以往传统式设计2倍。该技术有效的克服了传统式废水处理技术的各方面不足及缺陷，能够对低温低浊或者是微污染原水等非常特殊的水质处理都能够达到客观的效果，也合理的降低了运行费用成本，提升了经济效益及社会效益。总而言之，高效混凝沉淀技术在煤化工废水处理中是一项利益可观、前景广阔的技术。

［1］于海，孙继涛，唐峰.新型煤化工废水处理技术研究进展［J］.工业用水与废水，2014（3）.

［2］郁斯贻，唐鸿志，许平.煤化工和石油化工废水的处理工艺研究［J］.广州化工，2014（24）.