煤化工行业废水处理技术研究及应用现状

刘安国（贵州黔桂天能焦化有限责任公司，贵州 六盘水 553531）

煤化工行业废水处理技术研究及应用现状

刘安国（贵州黔桂天能焦化有限责任公司，贵州 六盘水 553531）

煤化工废水是一种含有氨氮和各种有毒有害物质的难生化降解有机废水，本文地介绍了近年煤化工行业废水处理技术研究及应用现状，讲述了煤化工废水活性污泥法的机理、特点、应用现状。

煤化工废水;物化处理;生物处理

煤化工废水的来源主要来自两个方面：其一是来自装入炼焦炉的精煤处理，主要是煤的洗选、输送、破碎和加工等物理处理过程中产生的加工、洗涤水。这类废水主要含有煤泥、焦炭颗粒物，一般经添加PAM后澄清处理后可重复使用；其二是产生于煤在隔绝空气干馏生产过程中、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的废水。

不同煤化工厂的煤化工废水因煤原料和副产品回收工艺的不同，其所含有毒有害物的种类和含量会存在一定区别。通常除了氨、氰、硫氰根等无机污染物外，还含有酚、油类、萘、吡啶、喹啉、蒽等杂环及多环芳香族化合物。

煤化工废水有机物种类繁多，以酚类化合物为主，酚类化合物对一切生物都有毒害作用，可以使细胞失去活力，使蛋白质凝固，引起组织损伤等，对生物细胞直接产生毒害作用，使生物细胞失去活力。但是，经驯化的活性污泥能高效地降解酚类化合物，降解率可达99%以上。煤化工废水中含较多的毒性难降解有机物，在生化过程中抑制微生物的呼吸作用，复杂的有机成分在生物处理过程中，一些难降解有机物及中间物最后仍然无法降解，残存在生物处理后的水中。

煤焦化及粗苯精制、LNG系统产生的废水含较高的氨氮浓度，通常经蒸氨处理后仍达到150-250mg∕L左右。当氨氮浓度超过100mg∕L时，硝化菌呈现自抑制特性，并随着氨氮浓度的升高，抑制性增大，硝化菌的增长速率减小。此外，煤化工废水中含有的部分有机物对硝化细菌也具抑制作用。

煤焦化及后续的精细化工过程中产生的废水浓度高，难降解，尤其是酚类、多环芳烃、苯系物、重金属等污染物的存在，使其外排对环境造成了巨大的潜在风险。酚类大多为有机污染物，是一种可生化性差、处理难度极大的工业废水。

煤化工废水的处理工艺可分为物化法和生物降解法。国内外煤化工废水处理工艺一般遵循两种工艺路线，其一为以活性污泥法为主体的“预处理－生物处理－后处理”物化、生物组合工艺；其二为单独采用物化工艺，该工艺目前未实现工业化，还在试验阶段。目前物化处理技术的研究有：

（1）微电解法（内电解法）。

（2）混凝沉淀。

（3）湿式空气氧化技术（CWO）。

（4）物化组合工艺。

国内煤化工厂的废水处理系统主要采用一级处理和二级处理，采用三级处理的还很少。经一级处理的含氰污水是基于某些专门培养的好氧微生物，在氧存在的条件下能将酚氧化分解为二氧化碳和水，能将氰分解氧化成二氧化碳、铵盐和水。其过程是由物理化学作用和生物化学作用完成的。物理化学作用就是利用活性污泥对污水中的酚、氰等有机物质有很强的吸附能力，使污水得到净化，此过程是在曝气池的吸附段完成的。

生物化学作用的过程是：在有氧的条件下，好氧菌借其所分泌的酶（具有生物催化作用的活性蛋白质）将酚水中的胶体有机物分解为溶解性有机物，连同污水中原有溶解性有机物一起渗透过好氧菌的细胞膜内部，然后细菌经过其生活活动，将有机物氧化、分解并部分合成新细胞，最后在细菌体内酶的作用下，使有机物分解成二氧化碳和水。生物化学过程主要是在曝气池再生段充分供氧条件下进行的。此过程式中细菌利用分解有机物得到的能量和营养产物合成新的原生物，于是细菌逐渐长大、分裂，从而生成更多的细菌。由于菌体增多，活性污泥量也增长，如果有机物含氮、磷或硫，则将分别被氧化成硝酸盐、磷酸盐及硫酸盐。生物脱氮是利用前置反硝化法，反硝化细菌利用原水中的酚等有机物作为电子供体而将回流混合液中的NO2-和NO3-还原成气态氮化物（N2或N2O）。

生物脱氮处理含酚氰废水是通过微生物的生物化学作用将废水的氨氮经硝化和反硝化反应逐渐转化为氮气，即废水在好氧池中进行硝化反应，使NH3-N氧化为NO2-，进一步氧化成NO3-，然后在缺氧池中进行反硝化反应，使硝态氮还原成N2脱出。

硝化反应：

反硝化反应(以甲醇为碳源)：

目前，国内大部分煤化企业采用成本低、技术相对成熟的活性污泥法为煤化工废水处理工艺的主流工艺，国内煤化工废水的处理现状存在的问题有：

（1）COD问题

由于各企业的管理运行上的差异，污水水质不同，现有工艺气水比和曝气时间不够，缺氧池停留时间不足，好氧池负荷过大，且焦化废水的COD中一部分属于难处理的苯环类物质，现有系统没有处理这部分难生化降解的COD的工艺段，所以导致出水COD超标。

（2）悬浮物超标，工艺生化段污泥活性不好，混凝沉淀池加药混凝效果不好这些是导致出水悬浮物超标的主要原因。

（3）磷超标，聚磷菌在厌氧条件下会释放出P，在好氧条件下则会摄取水中的P，系统中普遍设计好氧池偏小，好氧池停留时间不够，微生物没有足够时间对废水中P进行吸收。

（4）总氮的问题，国家新标准中增加了对总氮指标的要求，但是A∕O工艺可以控制氨氮的达标但是对于总氮却无法保证。

（5）污水系统没有考虑国家新标准中对多环芳烃、苯并芘等苯系物的要求。

（6）由于污水处理设计和主体工程往往是不同的设计方，在投入运行后兼容性差，投入运行后远离设计标准的情况较多。

（7）管理不善及进水水质波动大，导致系统需要补加新鲜水调节进水水质，造成出水量大，生产系统水平衡被破坏。

随着国家对环保的要求日益严格，不补充新鲜水、污水系统耐受性强、单位废水处理成本低的污水处理技术是目前煤化工水处理工艺的研究难点。