煤化工废水处理技术探究

摘要：煤化工企业在生产过程中产生的废水问题，已成为制约其可持续发展的关键瓶颈，不仅对自然环境构成严重威胁，更对公众健康构成潜在风险。因此，实现废水“零排放”已成为煤化工企业亟待解决的紧迫任务。为了实现这一目标，必须积极引进并应用先进的废水处理技术，以从源头上减少废水排放，优化处理流程，确保废水在经过处理后能够达到或超越环保标准，最终实现废水“零排放”。

关键词：煤化工；废水处理

前言

随着经济的迅猛增长，煤化工业无疑取得了显著的进步，然而，这一行业的繁荣也伴随着一个严峻的挑战——废水的处理。煤化工生产过程中的废水若未经妥善处理，不仅会对土壤和河流造成污染，甚至在其蒸发后还会对大气环境构成威胁。因此，加强煤化工业废水的管理和处理工作显得尤为迫切和关键，这是保护我们共同家园的必要之举，也是推动煤化工业可持续发展的必由之路。

一、煤化工废水的特点

煤化工废水是煤化工生产过程中产生的含有多种污染物的复杂废水体系。这些废水通常呈现出高浓度的有机物、重金属、氨氮、硫化物等污染物的特征，同时伴随着高硬度、高硅含量等特性，给环境和人类健康带来了极大的威胁。首先，高浓度的有机物是煤化工废水的主要污染物之一。这些有机物来源于煤的转化过程，包括酚类、多环芳烃、脂肪烃等。这些有机物的存在不仅导致废水呈现出深色、浑浊的外观，还会对水生生态系统造成严重的破坏，影响水生生物的生长和繁殖。其次，煤化工废水中还含有大量的重金属，如铬、铅、汞、镉等。这些重金属一旦进入环境，会通过食物链进入人体，对人体健康造成危害，如引起神经系统、消化系统、肾脏等多个器官的损伤。此外，煤化工废水中的氨氮和硫化物也是重要的污染物。氨氮是煤化工废水的主要氮源，过多的氨氮会导致水体富营养化，引发藻类大量繁殖，进而消耗水中的溶解氧，影响水生生物的生存。硫化物则具有强烈的腐蚀性，会对处理设备和管道造成损坏，增加处理成本。

二、煤化工废水处理技术

1.物化预处理

（1）隔油和气浮

由于煤化工废水含有大量的油质，这些油质不仅会影响后续生化处理的效率，还可能对环境造成二次污染。因此，在废水处理流程中，隔油和气浮技术成为了关键步骤。首先，隔油池作为废水处理的第一步，发挥着至关重要的作用。通过合理设计的隔油池，废水中的油类物质和胶质能够被有效地分离和去除。经过隔油池处理后的废水，油质含量会大大降低，为后续的处理步骤奠定良好的基础。然而，仅仅通过隔油池处理，废水中的油类物质并未完全去除。为了实现油类物质的废旧回收再利用，气浮法成为了不可或缺的技术手段。气浮法利用气泡与废水中的油类物质和悬浮物之间的粘附作用，将这些污染物带至水面，再通过刮渣机等设备将其分离。这种方法不仅能够有效回收废水中的油类物质，还能同时去除废水中的悬浮物，进一步提高废水的处理效果。在气浮过程中，气泡的生成和分布是关键因素。通常，气浮法会配合使用鼓风机或压缩机等设备，将空气或氮气等气体注入废水中，形成大量的微小气泡。这些气泡与废水中的污染物接触后，会迅速粘附在污染物表面，使其密度降低并上浮至水面。同时，气泡的爆气作用也能有效促进废水中溶解氧的增加，有利于后续生化处理过程中微生物的生长和代谢。

（2）调节pH值

通过酸碱中和法、气浮-沉淀法和化学沉淀法等处理技术，我们可以精准地调整废水的pH值，使其满足后续处理工艺的需求。酸碱中和法是最常用的pH值调节方法。在这个过程中，根据废水的酸碱性，加入适量的酸碱药剂，如硫酸、盐酸、氢氧化钠、氢氧化钙等，使废水中的氢离子或氢氧根离子与药剂中的离子发生中和反应，从而达到调节pH值的目的。这种方法操作简单，效果显著，是废水处理中不可或缺的步骤。气浮-沉淀法则是在酸碱中和的基础上，利用气浮设备去除废水中的悬浮物和油脂。在气浮过程中，通过加入适量的混凝剂，使废水中的悬浮物和油脂与气泡结合，形成密度较小的浮渣，从而浮至水面进行分离。同时，气浮过程还能促进废水中溶解氧的增加，有利于后续生化处理过程中微生物的生长和代谢。化学沉淀法则是利用化学反应将废水中的重金属离子、磷酸盐等污染物转化为不溶性的沉淀物，从而实现污染物的去除。

2.生化处理

（1）常规生化处理

对于经过物化预处理后的煤化工废水，尽管通过隔油、气浮和沉淀等技术，废水中的油类物质和悬浮物杂质已经得到了大幅减少，但此时的废水中仍然含有大量的氨氮、苯（C6H6）等有机物，这些有机物的存在对环境和生物安全构成潜在威胁。因此，必须进一步进行生化处理以彻底去除这些污染物。在煤化工废水处理的生化处理阶段，常规的工艺是采用缺氧、好氧生物法处理，即A/O（Anaerobic-Oxic）工艺。A/O工艺是一种常用的废水生物处理技术，它结合了缺氧和好氧两种生物处理过程。在缺氧段，废水中的有机物在缺氧或微氧的条件下被反硝化细菌利用，将硝酸盐（NO3-）或亚硝酸盐（NO2-）还原为氮气（N2），从而达到脱氮的目的。同时，一些难降解的有机物在缺氧条件下也可能被部分分解，为后续的好氧处理创造更有利的条件。在好氧段，废水中的有机物在充足的氧气供应下被好氧微生物降解，最终转化为二氧化碳（CO2）和水（H2O）。好氧处理不仅能有效去除废水中的有机物，还能通过硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐，为后续的缺氧处理提供所需的硝酸盐。通过A/O工艺的缺氧、好氧生物处理，煤化工废水中的氨氮、苯等有机物可以得到有效的去除，同时降低废水的毒性，提高废水的可生化性。这不仅有利于保护环境，还能为煤化工企业的可持续发展提供有力支持。

（2）新型生化处理技术

随着科技的飞速发展，煤化工废水处理技术也在不断革新，一些新兴的技术方法逐渐崭露头角，显著提高了废水处理的效率和效果。

PACT法是一种利用粉末活性炭（PAC）吸附与生物处理相结合的方法。在该工艺中，PAC作为吸附剂，能够有效去除废水中的有机污染物和色度，同时结合生物处理单元，利用微生物降解废水中的有机物。这种技术不仅提高了废水的处理效率，还延长了活性炭的使用寿命，降低了处理成本。

载体流动床生物膜法是一种结合了生物膜法和流动床技术的废水处理方法。该技术通过在流动床中填充载体材料，为微生物提供附着生长的空间，形成生物膜。废水在流动床中流动时，与生物膜接触并进行污染物降解。由于载体材料的比表面积大、微生物种类多、生长环境稳定，因此CBR法具有处理效率高、适应性强等优点。

上流式厌氧污泥床处理法是一种高效的厌氧生物处理技术。该技术通过创建厌氧环境，利用厌氧微生物将废水中的有机物转化为甲烷和二氧化碳等气体。UASB反应器具有结构紧凑、处理效率高、能耗低等优点，特别适用于处理高浓度有机废水。

厌氧—好氧联合生物法是一种将厌氧处理与好氧处理相结合的废水处理方法。该方法先通过厌氧处理去除废水中的难降解有机物和部分有机氮，然后通过好氧处理进一步降解有机物并去除氨氮。这种联合处理工艺不仅提高了废水的处理效率，还降低了处理成本，是一种经济高效的废水处理方法。

这些新技术的出现和应用，为煤化工废水处理领域带来了新的希望。通过实现气、液、固三相的有效分离和高效处理，这些技术不仅提高了废水处理的效率和效果，还促进了煤化工行业的绿色可持续发展。

3.物理化学处理

（1）沉淀法、吸附法和膜分离等物理化学处理技术，在废水处理中扮演着不可或缺的角色。它们能够有效地从废水中去除重金属和有机物，从而降低废水对环境的污染。在这些方法中，活性炭吸附法尤为突出，它凭借强大的吸附能力，可以高效地去除废水中的有机物质，使废水得到净化。这些技术的运用，不仅提高了废水处理的效率，也为环保事业贡献了重要力量。

（2）高级氧化法和电化学法等先进技术，在废水处理领域显示出强大的处理能力。它们特别针对废水中的难降解有机物和重金属元素，通过高能化学氧化或电化学反应，能够高效去除这些难以通过常规方法处理的有害物质。这些技术的应用，不仅提高了废水处理的效率，也为解决复杂废水问题提供了新的解决方案。

4.颗粒物沉降法与过滤法

在废水处理过程中，颗粒物沉降法、膜分离法和纤维过滤法等技术扮演着至关重要的角色，它们通过利用不同的过滤和沉降装置，有效地去除废水中的悬浮物和污泥，从而显著提升水质的澄清度和透明度。

首先，颗粒物沉降法是一种基于颗粒物在重力作用下自然沉降的原理进行废水处理的方法。这种技术通过调节废水的流速、添加沉降剂或利用特殊的沉降设备，使废水中的悬浮颗粒物逐渐沉降到设备底部，从而实现固液分离。颗粒物沉降法具有操作简单、成本低廉等优点，对于去除废水中的大颗粒悬浮物尤为有效。

其次，膜分离法是一种利用特殊制备的薄膜对废水中的成分进行选择性分离的技术。这种方法通过膜的微孔结构，只允许水分子或特定大小的分子通过，而将废水中的悬浮物、污泥、重金属离子等有害物质截留在膜的一侧。膜分离法具有分离效率高、能耗低、操作简便等优点，尤其适用于处理含有复杂成分的废水。

最后，纤维过滤法则是一种利用纤维材料制成的过滤介质进行废水处理的方法。这种技术通过纤维的细密结构和良好的吸附性能，将废水中的悬浮物和污泥截留在纤维表面，从而实现固液分离。纤维过滤法具有过滤精度高、处理量大、易于清洗等优点，广泛应用于工业废水和生活污水的处理中。颗粒物沉降法、膜分离法和纤维过滤法等技术通过不同的过滤和沉降装置，有效去除废水中的悬浮物和污泥，提高水质的澄清度和透明度。

结语

综上所述，煤化工废水处理技术是一个复杂且需要不断创新的领域。通过综合利用物理、化学和生物等多种技术手段，可以高效而可持续地解决废水排放问题，为企业的绿色发展和环境保护贡献力量。

参考文献

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[2]罗文.我国煤化工废水处理技术现状研究[J].山西化工，2021，38（4）：221-223，226.