探讨高效混凝沉淀技术在煤化工废水处理中的应用

邢 超

（华阳新材料科技集团有限公司，山西 阳泉 045000）

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废水都被称为煤化工废水。部分煤化工企业在实际的经营过程中，将未经过处理的煤化工废水或者经过处理而不达标的废水进行直接排放，这一行为不但会造成严重的环境污染问题，还会对周围民众的生命健康造成严重威胁，也会导致水资源的大量浪费，这就使得煤化工企业水资源短缺的问题日益严重。高效混凝沉淀技术作为一项新兴技术，通过对以往技术的改进和优化，在实际的应用过程中包括多种设备以及工艺，经过实践研究表明这项技术的有效应用可以保证煤化废水的处理效果可以得到显著提升，应用推广价值显著。

1 煤化工废水的类型以及特性分析

煤炭焦化、煤气化以及煤液化这三个过程作为煤化工发展过程中的关键，因此在对煤化工废水的分类就可以根据三个过程，将煤化工废水主要分为煤气化废水、煤液化废水以及焦化废水。

1.1 煤气化废水分析

煤气化过程主要是指将有关原材料放于煤气发生炉中，在特定温度以及压力的情况下在其中加入气化剂，保证通过这些因素的共同作用完成煤气的生成。煤气化废水主要是指在气化炉进行煤气以及天然气制作中所产生的废水，其中洗涤、冷却以及分馏作为产生废水的三大主要阶段。对这部分废水进行研究就可以发现，其污染物浓度非常高，并且废水中酚类以及油质的浓度较高。这类废水中成分进行研究就可以发现，在其中存在大量的有毒以及抑制性物质，在生化处理过程中处理难度很大，这部分废水是非常典型的高浓度、高污染的有毒废水，同时这部分废水也是降解难度极大的煤化工废水。

1.2 煤液化废水分析

煤液化过程可以分为直接性液化以及间接性液化这两种，其中煤直接液化主要就包括将破碎煤粉以及溶剂和催化剂进行配置，从而形成油煤浆，并且将油煤浆和氢气共同放入反应容器中，从而保证反应物在特定条件下完成裂解和加氢等反应，在反应完成后进行分离。这时重质油会直接返回到配煤浆中，其中的轻质以及中质油经过加工后会制成柴油以及汽油，其中还存在着液化残渣，就可以进行气化以及发电。其中煤的间接液化主要将煤炭置于高温环境下，保证煤能和氧气以及水蒸气可以反应充分，有效保证煤炭全部汽化，从而有效转化为合成气，最终在催化剂的不断作用下形成合成液体，其中煤液化废水主要是在这一过程中所产生的废水，同时这部分废水中具有溶解固体高以及有机物低，污水成分比例不确定等特点，这部分废水还有着污染物浓度较高难以降解等特点，逐渐成为煤化工废水处理的一大难点。

1.3 焦化废水分析

煤炭焦化过程主要是指煤在处于空气隔绝情况下，受热发生分解成为煤气以及焦油或者粗苯和焦炭的这一过程，同时这也就是所谓的煤干馏过程。焦化废水的形成主要包括，在进行煤炭炼焦以及煤气净化和相关化工产品的回收制作中，这一过程所产生的废水，这部分废水排放量较大并且成分比较复杂，同时对这部分废水成分进行分析就可以发现，其中含有油质以及各种复杂环化合物，这些物质很难进行生物降解，并且其中还存在联苯和萘等各类多环芳香化合物，容易造成严重的环境污染。在对焦化废水的有机成分析中，其中大多酚类以及苯类化合物在好氧状态下可以进行缓慢的生物降解，但是联苯类以及喹啉类化合物生物降解的难度极大，并且这些难以进行生物降解的杂环化合物以及多环芳香化合物极其不稳定，通常情况下容易突变，从而具有极大的危害性，因此这也就使得在进行煤化工废水的处理过程中焦化废水的良性处理已经逐渐成为关键内容。

2 高效混凝沉淀技术分析

2.1 高效混凝沉淀技术的工艺流程以及工作原理分析

药剂混合、絮凝反应与沉淀分离作为高效絮凝沉淀技术在实际应用中的三个主要步骤，其中混合部分也可以被称作这一过程的初级凝结，这一过程也是相关混合剂的水解产物在煤化工废水中的扩散过程，在这一过程中废水中的胶体颗粒会被有效地脱稳凝聚，这一过程也是影响絮凝效果的关键环节，还能有效节约相关药剂的投入量。其中废水中微小颗粒的良好接触以及碰撞可以有效保证絮凝效果，同时在絮凝池端流有效增加微涡旋比例，可以保证颗粒之间的碰撞次数能得到充分提升，这对改进整体的絮凝效果具有重要帮助。在实际的应用过程中，可以选择增设絮凝池流动通道上面小孔眼格网的方式有效达到这一目的。

在以往的沉淀理论中部分研究人员认为斜板以及斜管沉淀池的水流处在层流状态时，实际上斜管间较大颗粒在发生沉淀时会和废水出现相对运动，这时就会出现较小漩涡从而出现水流脉动。这些脉动会对不完全较小颗粒的沉淀过程发生影响，甚至会影响到最终的出水水质，这就要求在高效絮凝设备上可以选择采用较小间距的斜板沉淀装置有效解决这一问题。

2.2 高效混合技术分析

在采用高效混凝技术进行煤化工废水的处理中，亚微观扩散作为反应中驱动反应的主要动力来源，这一过程的传质过程需要克服很大的阻力，为了有效解决阻力问题，充分利用微涡旋得离心惯性效应对解决这一问题有重要帮助。这就需要微涡旋具有一定的强度以及比例，这样才能保证亚微观扩散的速率能得到有效提高。这样通过高效混凝技术的有效应用，就可以保证废水中的胶体颗粒能实现在极短的时间内完成充分脱稳并凝结聚集，保证凝聚效果能得到逐渐提高，这对节省药剂的使用具有的重要作用。高效混凝技术在实际的应用中，由于具备很高强度的微涡旋性能，可以从而保证混合效果能得到充分提高，这是传统工艺在实际中所难以达到的。

2.3 高效絮凝技术分析

在进行煤化工废水的处理中，絮凝作为整个过程的关键环节之一，絮凝过程效果与出水的水质有着决定性影响，采用传统工艺进行煤化工废水的处理过程中，废水需要在相关设备中静置20 min～30 min 左右，但是絮凝之后的水体中还存在很多小颗粒，这些小颗粒未得到充分絮凝，从而导致整体的絮凝效果难以达到预期。近些年来随着高效混凝沉淀技术的逐渐应用，很多新型的反应设备被应用于废水，从而保证絮凝效果能得到很大程度的提升。这项技术在实际的应用过程中，湍流作用形成的微小涡流作为絮凝作用的动力来源，在应用中微小涡流所产生的离心惯性效应，通过对这项原理的有效应用，就可以有效提高絮凝池中水体的湍流涡旋的强度以及比例。与此同时，可以保证絮凝流动通道上湍流微涡旋的比例能得到有效提升，这种方式在实际的应用过程中，主要是有效增加颗粒相互碰撞的次数，从而保证湍流微涡旋比例能得到有效提升。高效混凝沉淀技术在煤化工废水处理中的有效应用，由于其具有优异的絮凝作用，可以保证整体的反应时间能缩短到5 min～10 min 左右。

2.4 高效沉淀技术分析

在采用传统水处理工艺进行煤化工废水的处理中，设备体系规模较大，这就使得设备需要占据大量的土地，同时整体的废水处理效率有所不足并且出水水质不高。随着斜板沉淀池以及斜管技术的技术不断完善，这就使得沉淀效率得到了有效提高，但是煤化工废水在低温低浊期和高浊期过程中，整体的沉淀效果依然不理想，并且在这一过程中还容易出现污泥堆积严重的问题，使得出水水质严重恶化。高效混凝沉淀技术在实际的应用过程中，通过对高效小间距复合斜板沉淀设备的有效应用，可以有效解决传统工艺在应用中的相关问题，通过将沉淀池上升流速提高到2.5 mm/s～3.5 mm/s，极大程度地解决了排泥堵塞问题，为出水水质提供了良好保障，使得出水水质更加良好[1]。

3 高效混凝沉淀技术的具体应用分析

3.1 活性砂滤池混凝沉淀工艺应用分析

高效混凝沉淀技术在煤化工废水处理的应用过程中，活性炭砂滤池沉淀工艺作为高效混合沉淀过滤技术的一种，这一工艺有着高度集成化的特点。其中活性砂滤池混凝沉淀系统在实际的应用过程中，主要由多个活性沙混凝沉淀过滤单元组成，近些年来在煤化工废水处理中得到了广泛应用。这一系统在实际的应用过程中包含着诸多优点，其中第一大优势是应用投入成本低，由于这一系统在实际的应用过程中具有很高的集成度，这样就可以很大程度的对空间进行节约，从而有效降低建设的投入成本。第二大优势是整体的废水处理效率较高，其中主要包括这一系统在应用中不用停机切换启动电动阀门，不需要反冲洗水泵，并且在实际的应用中可以进行全天的连续过滤，不需要对阀门和水箱进行冲洗，并且不需要对水泵风机进行反冲洗，保证在应用过程中可以很大程度的节约药剂，最少可以节约30%的药剂消耗。第三大优势是进水水质范围较宽，这项系统在实际的应用过程中对SS 含量小于150 mg/mL 的煤化工废水可以进行直接进水，不需要对废水进行预处理，从而能有效保证整体的废水处理效率。同时在这项系统在实际的应用过程中整体的运维成本较低，主要就包括这一系统在应用中不存在任何的运转部件，这就使得系统的故障发生率很小，在投入使用之后可以有效节省后期的运维管理成本。第四大优势是可以有效保证整体的出水水质，保证出水水质良好稳定，同时还能实现高效出水。第五大优势是这一系统的水头损失较小，与其他过滤池相比较就会发现，这一级系统的水头损失大概0.5 m～1 m 之间，明显低于其他滤池。最后一大优势是这一系统在实际的应用中，改建以及扩建比较方便，其中主要由于这一系统在设计中属于模块化设计，这就使得在对已有处理设备进行改建扩建时更加的方便快捷[2]。

3.2 星型鳍型絮凝器工艺应用分析

星型鳍型絮凝器在煤化工废水的处理应用中，具有着絮凝效果优异，整体絮凝效率较高，并且在实际的应用中具有节能、美观，安装方便、耐盐腐蚀等优势，其中这一设备主要由改性聚氯乙烯材料制成。星型鳍型絮凝器在实际的应用过程中，其工作原理主要来自颗粒碰撞惯性理论以及边界层分离理论。并且在进行隔板的设置中，需要保证其位置和絮凝池中水体流向平行，在进行翼片的设置中，需要保证其位置与水体流向垂直。经过这样的位置设置就可以保证水体在经过之后会形成高频谱涡旋，从而保证粒子的碰撞效率能得到有效提升，在絮凝器的尾部能形成致密的明矾颗粒，这些颗粒易于沉淀可以有效提高絮凝效果。星型鳍型絮凝器在实际的应用过程中，能够保证为水体中的颗粒和药剂创造良好的接触环境，并且在实际的应用中能按照具体的絮凝要求从而对水体的水力流量和分级进行有效控制，这对控制水体微涡旋的形成以及控制分布密度、频率具有重要帮助，从而能有效提高整体的絮凝效果。这一工艺在实际的应用中能对絮凝过程进行很好控制，保证在一般废水的处理中能完全达到处理要求，同时在进行难处理废水的处理中也能取得很好的处理效果[3]。

3.3 活性炭滤池工艺应用分析

活性炭过滤器在实际的应用过程中，通常采用底部锥斗的形式进行设计，从而保证原水能从下向上流经活性炭层，从而实现边进水边反冲洗碳层，并且在应用过程中对很方便地就可以对反冲洗的强度以及时间进行调节。活性炭过滤器在实际的应用中，可以很大程度的对可溶性的污染物进行吸附。在进行活性炭过滤器的设计过程中，一定要特别注意停留时间的设计，其中主要就包括因为活性炭密度小并且易于流失，这就需要在设计中实现负荷速率表面的最大化。活性炭过滤器可以被广泛应用于煤化工废水的大部分废水的处理过程，随着活性炭过滤器这一工艺的广泛应用，当活性炭吸附剂完成吸附作业后，在清理出来后还可以进行再生，这样就可以保证活性炭吸附剂的消耗能得到有效解决[4]。

3.4 反硝化深床滤池工艺应用分析

反硝化深床滤池工艺在实际的应用过程中一种较为常用的污水处理工艺，这一工艺通过将过滤功能和生物脱氮功能的有机结合，这一工艺的深床主要由形状和规格特殊的石英砂制成，深床在实际的应用中对NO3-N 和SS 具有很好的去除效果。反硝化深床滤池工艺在实际的应用中主要可以分为滤池布气系统、滤池滤料和承托层、滤池反冲洗系统，同时还包括碳源投加系统、自动控制系统、仪表系统和驱氮系统这几个部分。这项工艺在实际的应用过程中通过微生物膜效益能将硝态氮向氨气转化，在实际的应用过程中由于漂浮物不断被截流，所以就会造成一定的水头损失，所以就需要在实际的应用中就需要利用反冲洗将截留物去除，从而保证通过这一工艺在煤化工废水处理中的应用，保证对煤化工废水中的污染物进行有效去除[5]。

3.5 翻板滤池工艺应用分析

翻板滤池工艺最早来自于瑞士，其中这项工艺在实际的应用过程中，应用原理相对简单并且整体建设投入较少，具有很好的过滤效果，截污能力很强，在传入我国后被得到了广泛的应用和推广。这项工艺在实际的应用中，闭阀冲洗作为翻板阀滤池的冲洗方式，其中冲洗流程为首先进行气冲，在气冲完成后进行气水联合冲，最后进行单独水冲，在实际的应用过程中不论采用哪种洗方式都不会对外排水。并且在完成全部的冲洗流程之后，只需要静止几分钟就可以进行排水。所以这项工艺在实际的应用过程中可以有效解决滤料流失问题，并且这项工艺在设计过程中可以选择从底部进水以及从上部出水的设计方式，其中这种设计被称作反向过滤池设计。翻板滤池工艺在实际应用中，顺着水流方向滤料的粒径会逐渐变细，保证水体中悬浮物在滤床上的穿透深度能得到逐渐增强，有效提升滤料层的纳污能力，使滤料层的水头损失能得到有效缓解，同时还能有效延长滤池的工作周期，保证过滤状态能更加的理想高效，因此近些年来这项技术被广泛应用于煤化工废水滤池的建设比及改造过程中[6]。

4 结语

煤化工废水作为污染源的一种，假如对其处理不当不但会造成严重的环境污染同时还会导致资源大量浪费，所以对煤化工废水进行有效的净化处理，可以将其转化为宝贵的水资源。高效混凝沉淀技术在进行煤化工废水的处理中，有着处理高效、工艺简单、容易操作、使用范围广并且运营成本低等特点，近些年来在我国煤化工废水企业中得到了广泛应用，对煤化工废水的处理工作发挥了重要作用。