煤化工废水中氨氮去除方法的研究及工程应用

益宝亮 徐爱斌（新疆宣力环保能源有限公司，新疆 哈密839000）

1 煤化工废水处理的研究意义

我国是煤炭大国，已探明煤炭储量约占世界的15%，但是我国又是贫油的国家，石油储量占世界的不到百分之三，这就决定了我国要把煤炭作为我国的主要能源。经济的发展对能源的需求量越来越大，我国少油少气的矛盾也更加突出。近年来我国加大了可再生资源、油页岩和页岩气等清洁能源的开发力度，但是受技术水平的限制还是没法满足社会和化工行业的需求量。为了保障我国的能源安全，发展煤炭行业是非常重要的。为了促进资源高效和清洁利用，我国出台了一系列的政策发展洁净煤技术，鼓励投资煤炭加工转化项目。发展以洁净能源为目标煤炭化工产业已经成为了煤炭行业发展的新趋势[1]。

煤化工是将煤炭转化为多种化学品和不同类型燃料的工业，煤化工主要产品有焦炭、合成氨、电石、煤制油、煤制烯烃和煤制醇醚等。煤化工产业实现了经济利益的最大化，在提高煤炭利用率的同时，减少了对环境的污染。但是煤化工产业会消耗大量的水资源，煤化工废水属于高污染水，它的组分非常复杂，不同工艺产生的煤化工废水也会存在很大的差别，煤化工废水通常都会含有大量的氨氮、氰化物、苯酚类等有毒有害物质。由于煤化工废水成分复杂、难于降解，导致煤化工废水成为废水处理方面的难题。

为了减少煤化工废水对环境的污染，提高煤化工废水的利用率具有重要的意义。当前对煤化工废水的处理方法有脱酚和蒸氨处理、物化预处理、生物处理以及混凝沉淀后排放等。脱酚和蒸氨处理可以回收煤化工废水中的酚和氨物质，降低出水毒性的同时提高经济效益；物化预处理可以去除石油类物质及悬浮物；生物处理可以降解及脱氮工艺。

2 煤化工废水的来源及特点

煤炭直接燃烧时，只有不到百分之三十的能量可以被利用，大部分能量被浪费。为了减少对石油资源的依赖，提高煤炭的利用率已经越来越受到人们的重视，都开始开发研究煤炭转化工艺。煤化工废水主要是在煤炭加工利用过程中产生的废水，它主要包括工艺废水、锅炉废水和循环冷却水等。由于产生煤化工废水的工艺目标和处理技术的不同，含有大量的无机盐离子和有机物质的煤化工废水的处理难度非常大。下面介绍常见的并且主要的三种煤化工工艺以及废水的来源和特点[2]。

首先，是炼焦废水。煤制焦是指煤炭转变为焦炭的过程，通常煤炭是在1000℃高温、隔绝空气条件下加热，经历了一系列的物理变化、化学变化而生成焦炭的过程，该过程出了除了生成焦炭还可以生成包含几百种有机化工原料的焦油。在炼焦过程中产生的工业废水主要来自于蒸汽冷凝、煤气初冷以及生产用水，在煤气冷却和煤干馏过程中会有大量的残留在水体中，它是炼焦废水的主要来源，占炼焦废水总量的一半以上，它的水质的好坏与炼焦工艺和原煤的种类、质量关系密切。炼焦废水中出了含有大量的氨氮、CODcr物质，还含有大量的硫氰化物、氰化物颗粒物、酚类等污染物。

第二，是煤气化废水。煤气化是指将煤炭原来的高分子固态物质在特定的条件下，经过一系列的物理变化、化学变化转变为小分子气态物质的过程，在煤气化过程中主要应用“鲁奇”、“德士古”、“壳牌”等三种工艺。煤气化废水的主要来源有煤气洗涤废水、煤气冷却废水和煤气分馏废水，其中煤气洗涤废水是最主要的。煤气化废水是一种浓度高难于降解的有机废水，含有大量的氨氮、氰化物、SS、挥发酚和多种环状有机物。

第三，是煤制油废水。煤制油是指以煤炭为原材料制取航空煤油和汽柴油的油品的过程。煤制油过程主要应用直接液化工艺和间接液化工艺，直接液化工艺是指在高温高压条件下将煤浆加入氢裂解成液态烃的过程，而间接液化工艺是指将煤气化产物合成液态油的过程。煤制油过程中需要消耗大量的水，煤制油废水的特点为成分复杂、色度大、乳化程度高、难降解等，它含有大量的无机物和有毒有机化合物，无机物以氨氮、氰化物等为主，有毒有机化合物以含氮、硫的杂环类和苯系物为主。

3 煤化工废水中氨氮去除方法的研究

通过对煤化工废水的来源及特点的了解可以知道，煤化工废水中含有大量的氨氮物质，为了更好的除去煤化工废水中的氨氮物质，减少对环境的污染，通常采用分离技术、高级氧化技术、生物技术对煤化工废水进行处理，下面详细的介绍一下去除煤化工废水中氨氮的方法[3]。

去除煤化工废水中氨氮物质通常采用生物法进行处理。生物法应用于煤化工废水处理具有很多优点，它可以降低煤化工废水中有机物的浓度，可以有效地去除氨氮、CODcr、BOD，是煤化工废水达到排放标准，是煤化工废水处理的核心工艺。生物法处理包括活性污泥法、生物脱氮工艺、生物强化技术等。活性污泥法与普通活性污泥法相比，它去除煤化工废水氨氮的效果更好，由于煤化工废水中氨氮、氰化物的浓度较高会使微生物无法在这种环境中生存，为了改变这种情况可以通过氧化预处理、生物驯化措施、改进曝气等方式来降低煤化工废水的毒性、提高溶解氧浓度和微生物的耐受能力等，在经过其它脱氮工艺处理就可以达到排放标准。

根据煤化工废水的特点可知，它含有大量的氨氮物质，采用生物脱氨工艺对煤化工废水是十分有必要的。生物脱氨工艺的核心控制不同阶段池中氧气的溶解量，从而对硝化和反硝化过程进行控制，有机物也可以被处理。厌氧好氧组合脱氮工艺当前被广泛应用，除此之外还有同步硝化-反硝化技术和短程硝化-反硝化技术等[4]。

生物强化技术是指使用经过特殊处理的微生物对煤化工废水进行处理的技术，经过特殊处理的微生物能够提高处理的强度，煤化工废水的处理效果会大大提高。在煤化工废水中加入生物制剂或特殊的细菌，提高对煤化工废水中氨氮、挥发酚及氰化物处理能力。

除此之外还可以对煤化工废水采用氧化-还原法进行处理，这种方法也是在煤化工废水处理中应用较广的方法，通过氧化剂或还原剂可以改变煤化工废水中污染物的结构，从而达到抑制生物生长或降低污染物毒性的目的，可以从根本上解决煤化工废水毒性、色度等问题。氧化法通常用于处理难降解、有毒性的煤化工废水，可以提高可生化性，与生物法结合可达到更好的处理效果，饮用水中含有微量有害物质时也可以采用这种方法。

4 结语

我国的资源结构决定了我国必须要利用好煤炭资源。为了提高煤炭资源的利用率，煤炭化工行业在我国越来越受重视。在煤炭化工行业生产过程中产生了大量的废水对我国的环境影响较大。本文详细的介绍了煤化工废水处理的研究意义及其来源及特点，并提出了去除煤化工废水中氨氮的方法，有效的解决了环境污染的问题。