煤化工废水处理工艺与适用性技术初探

＊邢 杰

（山东化工技师学院 山东 277500）

我国煤炭资源丰富，煤炭资源总量位居世界前列，但又因我国人口数量庞大，人口平均煤炭资源仍然较为短缺。目前，我国对煤炭能源有着很强的依赖性，但煤化工产业产生的大量废水处理问题仍然困扰着科研人员、环境保护人员和企业的发展，若高毒性的煤化工废水得不到科学的处理，极易导致环境的破坏，最终威胁人类赖以生存的自然发展。煤炭工业的发展需要得到科学的引导，提高废水处理工艺，减少有害物质的排放，实现煤化工废水的有效回收利用，促进煤化工的可持续发展。

1.煤化工废水的概述及分类

（1）煤化工废水的概述。我国煤炭资源主要分布在内蒙古、山西、陕西和新疆等地区，大部分地处偏远地区，这些地区的经济、科技发展相对落后，对工业废水的处理也存在一定的不足。且煤化工产业对于水资源的消耗有着较大的需求，产生的废水也十分可观。从煤化工的工艺流程来看，废水的产生主要来自于煤气化这一环节的冷却、洗涤、净化等工艺流程，而煤炭焦化的过程中也容易产生一定量的废水，煤的焦化温度高达1000℃，且需要在缺氧的环境下进行，而这一过程容易导致各种复杂成分的挥发，并在管道中被稀氨水喷淋冷凝，从而形成废水。随着我国对环保事业的不断重视，对水资源的开采控制、工业废水的处理和排放都提出了更高的要求。目前我国常见的工业废水处理方法主要有AO工艺、SBR工艺和氧化沟工艺等，相关部门要加强煤化工企业对水资源的管理和利用技术的研究，尽可能实现煤化工废水的回收利用，确保煤化工产业的绿色发展。

（2）煤化工废水的分类。①焦化废水。煤焦化过程形成的废水成为焦化废水，主要来源于天然气的净化、炼焦、产品回收和精炼化学等。焦化废水的排放量极大，且成分复杂，含有大量联苯、萘、吡啶、油脂等稳定而难以降解的特点，且对人体可以造成较大的危害，存在致癌风险。②煤气化废水。煤气化水处理过程中生成的废水被叫做煤气化废水，主要产生于化油器出口的冷凝液化过程，通过多种工艺处理使得碳化物溶解于水或有机溶剂。不同的工艺环节所产生的废水中含有不同的成分和污染种类，在处理过程中要有针对性的采取不同措施。③煤液化废水。煤液化废水中用含有大量的氨氮和酚类化合物，难以通过生化手段进行讲解。其中含有大量的多环芳烃、杂环化合物和苯类化合物，难以回收利用，有着含油量高、乳化性强、难以降解的特点，主要来源于由煤化工中水化、液化、精制、加氢裂化等环节。

（3）煤化工废水的特点。煤化工废水处理难度大。煤化工废水中所含的有害物质种类众多，包括焦油、酚类物质和多种复杂有机化合物，其中大部分物质对环境都有着较为严重的威胁，若不加以科学处理，则会导致严重的环境破坏，最终威胁人类自身的生存和发展。同时，煤化工废水的成分复杂，这无疑提高了废水处理的难度系数，大部分废水从物理性状上呈现出深褐色，这表示液体中含有大量的焦油成分，该成分易导致液体发生乳化现象，且含有多种其他难以降解的有害物质，进一步提高了工业废水的处理难度。此外，煤化工废水的成分及其含量也与原材料的质量有着密切的联系，但我国煤炭产业所使用的原煤质量参差不齐，大部分原煤质量堪忧，生产加工过程中所产生的有害物质种类和数量更加丰富，这些有害物质会进入工业废水中，进一步提高工业废水的处理难度。

煤化工废水环境危害强。煤化工废水中所含的焦油、酚类物质和硫化物质等一旦进入水体就会严重威胁水资源的健康，对其产生严重的负面影响，水体中的鱼、虾等生物难以在被污染的水系中生存；煤化工废水中的酚类化合物具有较高的毒性，当酚类物质聚集到一定数量后就会威胁生物个体、当地农副产品、水生生物、动植物等的健康，使细胞失去活性，威胁个体生命健康，而这些负面影响最终也会顺着生物链影响人类的生活。

从整体上看，我国已经掌握了一定的煤化工废水处理技术，但仍然广泛存在着废水处理不达标等问题，煤化工废水处理仍然需要社会各界的广泛重视。

2.煤化工废水的处理技术分析

（1）预处理工艺。煤化工废水预处理主要针对废水中的油类及悬浮物进行处理，具体处理方式主要有自然沉降法、气浮法、离心法等，煤化工企业根据自身的实际情况和废水的成分及其含量选择适合的预处理方式。考虑到企业生产经营成本，自然沉降法成为企业生产过程中较为常用的处理方式，但自然沉降法所收到的效果往往是有限的，因此，为了增强预处理的效果，避免其中所残留的油类物质会对后续处理涉及的管道及设备造成损害，同时提高萃取剂的回收效率，可以有针对性地选择加入混凝剂或者使用悬液分离设备。

（2）生物化学处理工艺。生物化学处理属于煤化工废水的二级处理环节，主要用于降解煤化工废水中的有机物质，国内常采用活性污泥法和厌氧生物法两种处理基础开展，均取得了一定的成效。

活性污泥法是现阶段我国煤化工废水处理中较为常用的二级处理方式，污泥中所蕴含的好氧细菌和原生生物可以很好地利用废水的环境通过生物化学的手段进行有害物质的吸附和分解，使其中的有害物质降解转化为其他物质，从而降低煤化工废水的毒害性。这种处理方法常用于酚类物质浓度较低以及毒性相对较差的废水处理中，操作方法简单，成本相对较低，约为6元/吨左右，效果显著，受环境因素影响较低，因此得到了许多企业的广泛应用。

厌氧生物处理法指在低氧或无氧环境下，通过厌氧细菌的代谢作用将废水中的有害有机物转化为无害或低毒害性的物质，在煤化工废水的处理过程中应用亦较为广泛。该方法主要应用在活性污泥法处理效果较差的废水处理中，但该方法作用时间较长，且难以去除废水中的COD成分，同时，废水中的一些有机物或其他含碳化合物会对甲烷菌的代谢和繁殖造成影响，使其降解作用大打折扣。因此，厌氧生物处理法常用与其他的废水处理法联合使用，以收获更好的废水处理效果。

（3）深度处理。随着我国社会的不断发展和对环保事业重视程度的不断提高，煤化工企业的绿色发展成为各部门关注的热点话题之一。为了进一步对煤化工企业的废水进行处理，使其满足国家工业废水排放的相关标准，企业在生产过程中还要对煤化工废水进行更深层次的处理，以此来推动我国环保事业的不断发展。煤化工废水的深度处理常用以下几种方法：高级氧化法、吸附法、膜生物反应法等。

通过大量的实践和调查，我们了解到臭氧在煤化工废水的处理环节中发挥着不可小觑的作用，尤其在深度处理中起到了良好的处理效果。臭氧的氧化性相对较强，可以很好地氧化处理废水中的多种有害物质，但其工业制备成本较高，难以回收利用，在较大规模的工业废水处理中往往容易造成严重的浪费，因此很少有企业会选择利用臭氧进行煤化工废水的处理。吸附法相对而言具有更加良好的操作性，对设备的要求也相对较低，但实际上，在处理过程中，对吸附剂的选择有着较为严格的要求，因此应用面并不十分广泛，若操作过程中出现不当行为，亦容易导致二次污染现象的发生，在实际使用过程中，需要谨慎对废水的成分和含量进行分析，有针对性地选择适当的吸附剂，难溶于水且不与水发生反应，并严格按照操作标准执行处理。

3.煤化工废水处理中存在的问题

（1）预处理工作不到位。在煤化工废水处理过程中，若预处理工作不能顺利开展，则会对后续处理环节造成很大压力，导致后续工作难以顺利开展。但就现阶段的实际情况而言，国内煤化工废水预处理环节仍然存在各种各样的问题，如酚类物质或氨化合物浓度过高等，且废水中难以降解的化合物浓度过高，难以通过生物化学反应有效分解，预处理效果不尽如人意。

（2）生物处理过程中存在不足。煤化工废水中的成分较为活跃，缺乏稳定性，废水的水质水量无时无刻不在发生明显的变化，这就导致微生物的生存环境受到严重威胁，许多微生物不能很好地适应水质的变化所带来的一系列不利影响，难以在多变的环境下开展讲解活动。因此，即使经过了生物化学处理，煤化工废水中仍然存在着大量的有害物质，大量有机大分子物质的存在导致废水处理的难度增大，需要更长的时间和更多的环节来确保煤化工废水的处理。

（3）深度处理效果不理想。一般情况下，企业在进行煤化工废水处理时会根据企业的实际情况和经济效益的需要选择混凝沉淀法，该方法主要通过在废水中添加混凝剂，使得废水中的悬浮颗粒凝聚到一起，通过离心力的作用将较重的胶体颗粒收集起来，并采取相应的方式进行处理和净化，但这种方法所收到的实际效果是有限的，虽然可以有效地分离废水中的有机物、颗粒物质等有害成分，但仍然存在一定的有害物质残留，混凝技术仍需一定的改进和提高。

吸附法的效果相对混凝沉淀效果较为显著，但该方法主要通过吸附剂或一些微孔材料、胶体等物质在废水中引发静电吸附或凝聚吸附，通过物理手段进行有害物质的凝聚。由于有害微粒体积小、质量轻、吸附性强、净化效率高等特点，吸附法被广泛应用到煤化工废水的处理过程中，但在一些废水规模较大的企业中，使用过程所需要吸附剂数量较大，这就导致了废水的处理成本较高，对企业的经营成本和利润造成影响。对于企业来说，吸附法难以适应其废水的处理工作，且容易造成废水的二次污染。虽然高级氧化法处理效果显著，但膜材料的成本无疑又一次限制了高级氧化处理法的广泛使用。

总而言之，受到多种因素的共同作用，我国煤化工废水的深度处理效果仍然有待提升，有关人员要积极从处理方法入手进行深入的研究，开发低成本、低消耗、低污染的处理手段，以满足我国煤化工产业绿色发展的需要，促进社会经济的可持续发展。

4.煤化工废水处理的改进策略

（1）预处理工艺的改进与提升。在煤化工废水的预处理阶段，现有的预处理方法仍然存在很大的不足，急需在原有的除油、脱酚、蒸氨技术的基础之上进行科学的改进和提升，提高预处理效果，为后续的废水处理工作打下坚实的基础。经过一系列的实验研究，一些气浮法在煤化工废水的除油处理中取得了明显的成效，采用水解、MBE工艺等对浓度较低的煤化工废水进行处理可以有效提高废水的生化降解性，对于废水的后续处理有着重要的意义；同时，通过两次水解酸化处理，可以使得煤化工废水的整体系统稳定性提高，对于微生物生化处理过程中稳定的代谢活动提供了保障，这一技术在煤化工废水预处理过程中的应用值得推广和运用。

（2）生物处理工艺的改进与提升。生物处理工艺是煤化工废水处理中的重要环节，也是被广大企业经营者和环保部门所青睐的一种煤化工废水处理方式，这是因为生物处理相对于其他的二级废水处理技术而言有着更加环保的特点，避免复合产物的产生，减少对废水的二次污染，提高处理过程中的环保性。相关部门要充分做好生化处理的设施调试工作，严格按照规章制度进行四个月以上的特种生物淤泥培养和驯化，提高微生物的适应能力，使其更可以更好地发挥有害物质的降解作用，避免大分子有机物的残留对后续的深度处理产生负面影响。此外，一般情况下，好氧处理池的开启时间是比煤化工生产活动提前的，因此，工人在配置微生物培养用的污水时，要充分考虑工业废水的成分和含量，在培养基中添加适量的酚类物质，以保持好氧池中微生物的适应性，但由于酚类物质对微生物具有毒害作用，还要在其中加入一定量的易降解的有机物，例如，糖类或甲醇等，但这些有机物的配比应随着废水产量和浓度的提高而逐步降低，具体应视生产的实际情况而定，避免水质的剧烈变化而导致的微生物活性降低。同时，单独使用好氧或厌氧生化处理，煤化工废水均存在一定的不同，为了更好地提高煤化工废水的处理效果，要进一步优化并推广“好氧+厌氧”联合降解体系，积极探索生物废水降解的有效措施。此外，在生物处理过程中，可以适当的使用微生物絮凝剂，促进生物代谢活动，提高生物处理环节的效果，充分满足社会对企业绿色、健康发展的需求。

（3）深度处理工艺的改进与提升。据相关部门的统计显示，煤化工企业在推动工业的不断发展的同时，也面临着水资源消耗大、排放量大、污染性强等多种严峻的问题，生产1t烯烃和1t成品油分别可以产生10～15t和4～6t的工业废水，若这些工业废水不能得到科学的深度处理，而是仅仅经过预处理或生物处理便流入水体，则会对周围环境乃至更广泛的地区造成极为严重的危害，造成生态系统的严重破坏，最终影响人类的生存。在未来的发展和建设过程中，相关部门要从深度处理方面入手，加大科研投资力度，提高煤化工废水深度处理效率，有针对性地优化处理效果，实现深度处理工艺的大幅提高。

5.总结

就目前我国的能源结构和发展前景而言，煤炭资源在相当长的一段时间内仍然将作为我国重要的能源之一，对社会的发展和人们的生活保障有着重要的意义。据相关部门的调查显示，我国的对煤炭化工产业可持续发展不断提出的要求，严格控制工业废水“零排放”的局面逐渐形成。为了进一步提高煤化工废水处理的技术，促进煤化工企业的可持续发展，相关部门要加大科研投资力度，对包括煤化工废水预处理、生化处理、深度处理等多位一体的废水处理技术进行研究和改进，降低工业排放，减少环境污染，加强社会主义生态文明社会的建设，为人类的未来做出贡献。