試論現(xiàn)代煤化工企業(yè)的廢水處理技術(shù)及應(yīng)用

王來彬

（神華工程技術(shù)有限公司，北京 102200）

煤化工廢水處理技術(shù)的進(jìn)展及發(fā)展方向，是我國當(dāng)前發(fā)展中的重點(diǎn)內(nèi)容。從實(shí)際發(fā)展情況來看，促進(jìn)煤化工廢水處理，需要促進(jìn)新技術(shù)的應(yīng)用，并逐漸探究新型技術(shù)的發(fā)展方向，從而保證廢水處理合理性，盡量減少對環(huán)境的污染。本研究則在此基礎(chǔ)上，從當(dāng)前煤化工廢水情況入手，對其技術(shù)進(jìn)行研究，并明確未來發(fā)展方向。

1 現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目含鹽廢水來源及特性

從當(dāng)前發(fā)展情況來看，煤化工廢水為含鹽廢水，其產(chǎn)生包括多個(gè)階段，例如：水回用系統(tǒng)濃水、反滲透濃水和循環(huán)水系統(tǒng)排水等。此廢水對土地的影響較大，需要對其進(jìn)行有效處理，從而降低其危害性。高鹽廢水通常是指含有一定量有機(jī)物，總?cè)芙夤腆w含量大于 3.5%的廢水。煤化工高鹽廢水成分復(fù)雜，含有的污染物以有機(jī)污染物和無機(jī)鹽類為主。

2 煤化工企業(yè)使用的廢水處理技術(shù)

2.1 預(yù)處理技術(shù)

2.1.1 脫酚

煤化工企業(yè)存在的化工廢水中通常含有一定量的酚，可以運(yùn)用一些具備高比表面積的吸附型材料開展脫酚預(yù)處理，在吸附性材料處于吸附已經(jīng)飽和的狀態(tài)后，可以運(yùn)用一些相溶劑或者是蒸汽對應(yīng)用的吸附劑開展再生處理。煤化工企業(yè)經(jīng)常使用的吸附性材料主要涵蓋了存在改性的膨潤土、具有較好吸附作用的活性炭和大孔徑的吸附型樹脂。

膨潤土在表層區(qū)域通常會(huì)具備一些具有親水性的硅氧，但是其對于存在于水中的有機(jī)物具有的吸附能力比較差。因此在運(yùn)用膨潤土作為煤化工吸附劑時(shí)，往往會(huì)先對膨潤土實(shí)施改性操作后再進(jìn)行運(yùn)用。將未經(jīng)處理的膨潤土和已進(jìn)行改性處理的膨潤土具有的脫酚性能開展對比研究，研究結(jié)果表明經(jīng)過改性處理的膨潤土具有的吸附性能更好，實(shí)現(xiàn)脫酚平衡的時(shí)間較短，可吸附酚的總量更大。

活性炭實(shí)際上也是比較常用的吸附劑，活性炭的比表面積比較大、表層區(qū)域的孔構(gòu)造比較發(fā)達(dá)，而且價(jià)格相對而言比較低，因此在煤化工企業(yè)進(jìn)行廢水脫酚處理的過程中使用活性炭進(jìn)行吸附的比較多。如果在進(jìn)行苯酚處理時(shí)運(yùn)用了吸附濃度達(dá)到60mg/L 的活性炭，在處于30℃的溫度，酸堿值處于6.0的環(huán)境下，經(jīng)過活性炭吸附處理，苯酚的去除率可以達(dá)到86%[1]。

2.1.2 除油

結(jié)合煤化工企業(yè)排出廢水的特點(diǎn)，僅從視覺觀察即可以看出，廢水大多是一種油類物質(zhì)，菌膠團(tuán)的表層通常會(huì)覆蓋一層含油類物質(zhì)，在后續(xù)進(jìn)行的煤化工廢水處理開展除油階段，能夠比較好地對廢水中的含油量物質(zhì)的處理效果進(jìn)行改善。正常情況下，使用生化方式進(jìn)行廢水處理對進(jìn)水中的實(shí)際含油量的標(biāo)準(zhǔn)要求是小于50mg/L，通常使用隔油池或者通過氣浮法進(jìn)行除油操作。

2.2 蒸氨

因?yàn)槊夯て髽I(yè)排出的廢水中通常情況下氨氮的濃度含量比較高，大多是在煤制氣發(fā)生反應(yīng)的過程中進(jìn)行高溫裂解和通過制氣反應(yīng)中殘留下的氨氣導(dǎo)致的，廢水中氨氮濃度含量的高低將會(huì)直接影響硝化細(xì)菌具有的活性，甚至?xí)ι夹g(shù)的廢水處理作用產(chǎn)生一定的影響，將會(huì)造成出水氨氮處于并未達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)。

現(xiàn)如今，脫氨處理的過程通常會(huì)將水蒸氣汽提法作為主要選擇方法，相關(guān)工作人員會(huì)在進(jìn)行煤化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水中適當(dāng)?shù)赝ㄈ氪罅康母邷卣羝?，從而減少煤化工廢水中含有的氨氮濃度含量，使已經(jīng)經(jīng)過處理脫出的氨氮實(shí)施分離操作、蒸餾操作，然后還可以將其進(jìn)行回收以及再次使用。

2.3 深度處理技術(shù)

2.3.1 臭氧氧化技術(shù)

臭氧實(shí)質(zhì)上是一類強(qiáng)化劑，臭氧在進(jìn)行氧化的階段有兩種方式，一種是工作人員直接使用分子將臭氧進(jìn)行氧化處理，另一種是工作人員直接借助臭氧的分化作用使其產(chǎn)生羥基自由基來發(fā)展氧化反應(yīng)。臭氧具有的氧化能力較少，煤化工廢水中含有的COD（化學(xué)吸氧量），還可以有效減輕降低廢水中的顏色深度和渾濁程度，在一定程度上避免了煤化工廢水出現(xiàn)二次污染的可能性。

相關(guān)工作人員在進(jìn)行內(nèi)循環(huán)處理的反響器中使用臭氧對煤化工產(chǎn)生的廢水實(shí)施深度處理，COD 的實(shí)際去除率基本上可以達(dá)到40%～50%，對廢水中的酚類以及雜環(huán)類有機(jī)物具有的處理效果最佳。臭氧在進(jìn)行單獨(dú)使用的過程中，廢水中含有的有機(jī)物和臭氧發(fā)生反應(yīng)后往往會(huì)產(chǎn)生醛以及羧酸，這兩類物質(zhì)并不會(huì)繼續(xù)和臭氧發(fā)生反應(yīng)，在一定程度上可以限制臭氧具有的礦化作用，從而使臭氧的處理作用減弱。

2.3.2 非均相催化臭氧氧化技術(shù)

非均相催化臭氧氧化技術(shù)主要是創(chuàng)立在臭氧具有氧化作用的基礎(chǔ)上進(jìn)行再度研發(fā)產(chǎn)生的新式高端氧化手段，是臭氧物質(zhì)在特殊催化劑的作用之下產(chǎn)生的羥基自由基對廢水中含有的有機(jī)物實(shí)施的氧化處理和分化處理。被廣泛使用的催化劑主要涵蓋了金屬氧化物、經(jīng)過金屬改性處理的沸石、活性炭等?，F(xiàn)如今被廣泛研討的催化劑是金屬氧化物，金屬氧化物具有良好的催化作用，例如：氧化鋁、二氧化鈦等。

事實(shí)上將會(huì)直接影響臭氧物質(zhì)氧化作用的主要因素還包括了酸堿值以及溫度。酸堿值將會(huì)直接影響羥基自由基的產(chǎn)生。酸堿值的增加有利于改善羥基自由基的數(shù)量，可以在一定程度上改善臭氧具有的氧化能力。在進(jìn)行催化以及氧化的過程中，催化劑既具有一定的催化作用，還具備比較好的吸附效果，酸堿值的變化將直接影響金屬氧化表層區(qū)域電荷進(jìn)行的轉(zhuǎn)移，從而將會(huì)直接影響臭氧對廢水中含有的有機(jī)物具有的吸附效果。

2.3.3 超臨界水氧化技術(shù)

超臨界水進(jìn)行的氧化技術(shù)主要是運(yùn)用水在超臨界環(huán)境下，具有比較好的非極性處理有機(jī)溶劑的特殊性質(zhì)，既可以發(fā)揮出超臨界水對廢水中的有機(jī)物開展的氧化處理、分化處理的技術(shù)。這些技術(shù)往往具備比較高的反響效率，廢水處理得比較完全，反響器在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上相對比較簡單，這些優(yōu)勢主要是因?yàn)樘幱诔R界境地的水通常具有比較嚴(yán)重的腐蝕效果。無機(jī)鹽會(huì)直接在反響階段出現(xiàn)結(jié)晶直接分離出廢水，將可能會(huì)導(dǎo)致廢水處理設(shè)備和相關(guān)管道出現(xiàn)堵塞問題等不良影響，從而降低超臨界水進(jìn)行廢水處理的經(jīng)濟(jì)成本，進(jìn)而嚴(yán)重影響了煤化工企業(yè)進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用效果。

2.3.4 光催化氧化技術(shù)

光催化氧化技術(shù)運(yùn)用了半導(dǎo)體的材料，在紫外光線直接照射下將已經(jīng)吸附在材料表層的氧化劑實(shí)施激發(fā)處理，從而產(chǎn)生了具有強(qiáng)化作用的羥基自由基，廢水處理人員可以運(yùn)用羥基自由基對廢水中含有的有機(jī)物實(shí)施氧化分解處理，二氧化鈦是應(yīng)用的最為廣泛的光催化劑。部分研究者運(yùn)用光催化技術(shù)對高苯酚含量的廢水進(jìn)行處理時(shí)，研究結(jié)果表明二氧化鈦的實(shí)際投加量達(dá)到2g/L，酸堿值達(dá)到3時(shí)，光照時(shí)間在2.5小時(shí)的條件之下，廢水中的苯酚的去除效果最好，基本上可以達(dá)到96%。

二氧化鈦進(jìn)行催化技術(shù)時(shí)，在對一些難降解的廢水有機(jī)物進(jìn)行處理的過程中通常具有比較明顯的效果，但是當(dāng)前階段并未將其完全應(yīng)用在煤化工的廢水處理過程中，主要原因是該類催化劑并不能做到充分運(yùn)用太陽能的作用，廢水處理的反響器在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中難以真正滿足實(shí)際的煤化工廢水處理要求。

2.2.5 高濃度含鹽廢水處理技術(shù)

高濃度的含鹽廢水主要指高濃度的廢水經(jīng)過深度處理和回用后處理的濃水，一般所采用的處理方式就是“預(yù)處理+膜濃縮”，達(dá)到了減少建設(shè)投資、節(jié)省能源的目標(biāo)。如果污泥的濃度過低，會(huì)大大增加對于后續(xù)進(jìn)行高濃度鹽水固化污泥處理的人力、物質(zhì)費(fèi)用以及維護(hù)操作的成本；反之，則很可能導(dǎo)致濃鹽水膜濃縮施工段自己的建設(shè)項(xiàng)目投資和營運(yùn)管理成本上漲[2]。目前，常用的膜濃縮工藝主要包括高效逆滲、膜濃縮工藝、納濾膜濃縮工藝、優(yōu)化后的微生物預(yù)處理和獨(dú)特分離等。進(jìn)行了水泥過濾之后，軟化劑可以徹底去除對水體硬度，能夠防止對有機(jī)物和二氧化硅產(chǎn)生污染。該項(xiàng)技術(shù)的前處理系統(tǒng)較為復(fù)雜，消耗了許多堿。同時(shí)，該技術(shù)的預(yù)處理系統(tǒng)較為復(fù)雜，耗堿量較大。同時(shí)，該技術(shù)的預(yù)處理系統(tǒng)較為復(fù)雜，耗堿量相對較大。同時(shí)，工藝流程體系相對比較長，需要進(jìn)一步強(qiáng)化開采出水與開發(fā)出水的關(guān)系。國內(nèi)僅有長興電廠在脫硫廢水的處理中使用正滲透法和反滲透法相結(jié)合的薄膜濃縮技術(shù)。

3 煤化工廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向

煤化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水中難以降解的有機(jī)物總含量較高，成分相對比較復(fù)雜，現(xiàn)存的單一進(jìn)行廢水處理的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是出水難以滿足廢水回收利用的要求。多種廢水處理技術(shù)的聯(lián)合使用能夠通過互補(bǔ)在煤化工企業(yè)的廢水處理階段獲得比較好的處理效果，因此研究復(fù)合型廢水處理技術(shù)已經(jīng)成為煤化工企業(yè)進(jìn)行廢水處理的未來研究方向之一[3]。

高級的氧化廢水處理方法通常具有氧化反應(yīng)時(shí)間比較短、氧化反應(yīng)過程處于可控狀態(tài)、氧化反應(yīng)的降解作用強(qiáng)等優(yōu)勢，但是現(xiàn)階段氧化處理技術(shù)的處理成本比較高、能耗比較大，在一定程度上制約了高級氧化技術(shù)的大面積使用，因此開發(fā)研究如何使高級氧化技術(shù)提高可行性將會(huì)成為煤化工企業(yè)進(jìn)行廢水處理的研究熱點(diǎn)之一。

4 現(xiàn)代煤化工高鹽廢水處置的對策建議

4.1 加強(qiáng)源頭控制污染物產(chǎn)生和排放

煤氣化廢水的質(zhì)量主要取決于煤的質(zhì)量、原水的質(zhì)量和氣化設(shè)備的類型，不適當(dāng)?shù)拿禾款愋秃凸に嚂?huì)對廢水質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。例如，新疆維吾爾自治區(qū)哈密地區(qū)富含石油的褐煤，不僅增加了污水處理難度，而且不適合煤化工，難以充分利用煤炭資源。煤化工廢水處理首先應(yīng)從源頭進(jìn)行控制，從不同地區(qū)、不同煤種的煤化工發(fā)展方式為煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向提供依據(jù)，減輕原料帶來的有毒有害污染物的數(shù)量和濃度。

4.2 逐步推行“大水管理”

煤化工需要把“水”作為生產(chǎn)控制、統(tǒng)一輸送、統(tǒng)一輸送的重要環(huán)節(jié)，逐步引入“大水管理”，進(jìn)一步加強(qiáng)了工業(yè)經(jīng)營管理。煤化工公司要切實(shí)做好整全廠的節(jié)水。在該項(xiàng)目的建設(shè)初期，除了能夠達(dá)到國家政策所要求的平衡用水標(biāo)準(zhǔn)外，鼓勵(lì)第三方均衡用水，開發(fā)合適的節(jié)水技術(shù)。從生產(chǎn)工藝體系和工程的實(shí)際需求角度，煤化工公司需要不斷研究開發(fā)和引進(jìn)節(jié)水環(huán)保的新型技術(shù)，盡可能綜合利用自然資源，實(shí)現(xiàn)物盡其用的理念[4]。

4.3 鼓勵(lì)高鹽廢水處理技術(shù)研發(fā)和推廣

現(xiàn)階段，高鹽度廢水深層處置綜合利用的總體科學(xué)技術(shù)水平還比較落后。高鹽廢水的無害化處理工作的難度很大、費(fèi)用多，降低了企業(yè)在進(jìn)行高鹽廢水的無害化處理工作中的主動(dòng)積極性。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展與高鹽產(chǎn)品廢水處理相結(jié)合的協(xié)調(diào)融合和統(tǒng)一，建議充分利用那些具有先進(jìn)適宜節(jié)水環(huán)保技術(shù)、工藝、設(shè)備等配套設(shè)施的企業(yè)及其他產(chǎn)品加工廠和生產(chǎn)品的生態(tài)園區(qū)，逐步對高鹽產(chǎn)品廢水進(jìn)行回收或重新再利用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展與高鹽產(chǎn)品廢水處理相結(jié)合的協(xié)調(diào)融合和統(tǒng)一發(fā)展。先進(jìn)的鹽水處理方法極大減少了企業(yè)及工業(yè)園區(qū)的高鹽度廢水處理。針對我國煤化工工程項(xiàng)目目前的經(jīng)營狀況與技術(shù)瓶頸，環(huán)境質(zhì)量管理企業(yè)可與科研院所共同展開一系列的技術(shù)攻關(guān)。例如，深度開發(fā)COD、鈣等復(fù)雜多組分的高濃度系統(tǒng)預(yù)處理技術(shù)，開發(fā)深度除去鎂離子及其他重金屬方面的新型處理技術(shù)。

4.4 開展煤化工分質(zhì)結(jié)晶鹽研究

目前，蒸發(fā)罐和蒸發(fā)結(jié)晶是高鹽度廢水的出口，需要國家進(jìn)行規(guī)范研究。建議提出具體的蒸發(fā)塘污染防治/管理標(biāo)準(zhǔn)、蒸發(fā)塘用途、可維持水體水質(zhì)、技術(shù)規(guī)范等。蒸發(fā)器防滲透性能“蒸發(fā)結(jié)晶”審查可行的鹽資源，調(diào)查相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和可能作為副產(chǎn)品使用的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，并防止特定的污染。工業(yè)用鹽對于鹽的質(zhì)量，理化性指標(biāo)上，都只是規(guī)定了飲用水和不可以直接溶于工業(yè)飲用鹽中的有害物質(zhì)含量，并沒有明確涉及到氨氮、重金屬等在煤化工高鹽類廢水中所存在的各種有害物質(zhì)參數(shù)，現(xiàn)有飲用鹽類廢水的質(zhì)量參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不再適用于飲用鹽類的工業(yè)飲用鹽。以銷售產(chǎn)品為主要目的的項(xiàng)目將嚴(yán)重影響下游鹽處理產(chǎn)品行業(yè)的健康和正常運(yùn)行，造成嚴(yán)重的二次污染。建議根據(jù)取得煤化工高鹽技術(shù)要求，發(fā)現(xiàn)煤化工高鹽廢水的特點(diǎn)和污染物，研究相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中煤化工鹽分逐步結(jié)晶[5]。

5 結(jié)論

煤化工廢水處理技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展方向是推動(dòng)煤化工企業(yè)全面發(fā)展的有效手段。主要圍繞廢水處理技術(shù)、注重煤化工廢水處理技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展方向提出幾點(diǎn)建議，以提升煤化工廢水處理的綜合水平，這對煤化工廢水處理技術(shù)的改革和創(chuàng)新具有重要的意義。作為煤化工企業(yè)的工作人員，應(yīng)重視自身廢水處理能力的提升，進(jìn)而為煤化工提供優(yōu)質(zhì)的廢水處理服務(wù)。