煤化工廢水處理設(shè)備工藝技術(shù)

煤化工廢水處理設(shè)備工藝技術(shù) 煤化工廢水處理設(shè)備工藝技術(shù)

1、煤化工廢水的水質(zhì)類型與水質(zhì)

　　煤化工行業(yè)的工藝路線不同，產(chǎn)生的廢水類型也存在一定差異，主要可分為煤制油廢水、煤氣化廢水與焦化廢水，廢水的類型不同使得廢水的水質(zhì)也不同。

　　1.1 煤制油廢水

　　以廢水的濃度差異可以將煤液化廢水分為低濃度廢水與高濃度廢水。前者包括生活污水與不同裝置排出的低濃度含油廢水;后者則包括煤液化過(guò)程中產(chǎn)生的含酚污水、含硫污水。煤制油廢水中的主要污染物包括苯系物、多環(huán)芳烴、揮發(fā)酚、硫化物、油類、氨氮以及COD以及這些物質(zhì)的衍生物等，煤制油廢水的處理難度較大。

　　1.2 煤氣化廢水

　　煤氣化廢水來(lái)源于煤氣溫度的冷卻過(guò)程，采用循環(huán)水將造氣爐出口的煤氣溫度降低，這一過(guò)程中煤氣中含有的焦油、未*分解的水蒸氣、能部分溶于水或*溶于水中的有機(jī)雜質(zhì)等與水共同給冷凝，同時(shí)洗滌煤氣中含有的灰分，進(jìn)而產(chǎn)生煤氣化廢水。同時(shí)，對(duì)煤氣予以凈化時(shí)，除氨、提取精苯、除硫等步驟也將產(chǎn)生部分廢水。煤氣化廢水的制取工藝不同將導(dǎo)致污染物的種類與含量不同，但是煤氣化廢水中普遍存在的污染物包括焦油、苯酚、甲酸化合物、氨、qing化物以及COD等。

　　1.3 焦化廢水

　　焦化廢水中污染物的主要來(lái)源于煤干餾煤氣冷卻過(guò)程、煤氣凈化過(guò)程以及精制過(guò)程。煤干餾煤氣冷卻過(guò)程中的產(chǎn)生的氨水是焦化廢水中污染物的主要來(lái)源，總量占到總污染量的50%以上;焦?fàn)t中的煤氣的凈化與冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的廢水中含以后較高濃度的洗油、揮發(fā)氰以及揮發(fā)酚;粗苯與焦油的精制過(guò)程中產(chǎn)生的廢水的主要污染物包括qing化物、苯以及高濃度焦油，焦油由乳化油、輕油以及重油組成，包含的污染物有酚類、多環(huán)芳香化合物如萘、蒽等，含氮雜環(huán)化合物如吡啶等。

　　2、當(dāng)前煤化工廢水處理工藝

　　當(dāng)前煤化工產(chǎn)業(yè)處理廢水時(shí)采用的處理方式多為預(yù)處理+生物處理+深度處理，能夠取得良好的處理效果。

　　2.1 預(yù)處理

　　2.1.1 回收酚氨

　　處理廢水前，先對(duì)廢水予以脫酚處理，處理過(guò)程中普遍采用的工藝是溶劑萃取，萃取劑包括甲基異丁基酮、二異丙基醚等。將含酚廢水引入萃取塔上部，采用循環(huán)油泵將萃取劑打入萃取塔的底部，含酚廢水與萃取劑在萃取塔中部逆流接觸后，廢水中的酚轉(zhuǎn)移至溶劑油。溶劑油經(jīng)萃取塔頂進(jìn)入堿洗塔后與堿發(fā)生反應(yīng)后生成酚鹽，溶劑油進(jìn)入油槽循環(huán)使用。萃取法具有操作簡(jiǎn)便、工藝成熟的優(yōu)勢(shì)，且脫酚率較高(可達(dá)到80%)、脫氰率良好(50%)，還能回收酚鹽，且廢水中的酚含量不對(duì)萃取效果產(chǎn)生過(guò)大影響。其缺點(diǎn)則是廢水的堿度會(huì)對(duì)脫酚率造成影響，且萃取劑部分溶于水，需要進(jìn)一步處理。

　　回收廢水中的氨時(shí)，采用較多的方法是蒸汽汽提，對(duì)去除易揮發(fā)性物質(zhì)的作用良好，缺點(diǎn)則是高壓高溫條件下的設(shè)備腐蝕較為嚴(yán)重，能耗較高。

　　2.1.2 去除油類物質(zhì)與懸浮物

　　預(yù)處理過(guò)程中，去除廢水中的懸浮物、油類物質(zhì)時(shí)，常用的方法包括混凝沉淀法、氣浮法、沉淀法/隔油法。氣浮法具有排渣方便、除油效果良好的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有預(yù)曝氣的作用，但是釋放器易發(fā)生堵塞，且對(duì)能耗的需求略高。預(yù)處理焦化廢水時(shí)，將過(guò)濾器加設(shè)于氣浮裝置前能夠取得良好的處理效果，且廢水中的含油量滿足生化處理時(shí)對(duì)水質(zhì)的要求。

　　2.1.3 預(yù)處理難降解的有機(jī)物

　　煤化工廢水中多含有含氮雜環(huán)化合物、高濃度分類、多環(huán)芳烴等難以講解的物質(zhì)，且部分具有生物毒性的有機(jī)物也部分溶解于廢水中，因此需要對(duì)這些廢水予以預(yù)處理以減小生化處理的難度。對(duì)這些難以降解的有機(jī)物廢水予以處理的過(guò)程中可以采用超聲波氧化、鐵碳微電解、高級(jí)氧化等方式破壞難降解有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)。

　　2.2 生物處理

　　廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，采用生物處理的方式對(duì)廢水作進(jìn)一步處理，當(dāng)前對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的廢水處理是，多采用兼氧/厭氧+好氧處理的工藝，能夠充分實(shí)現(xiàn)難降解有機(jī)物的開環(huán)進(jìn)而降解，同時(shí)通過(guò)強(qiáng)化硝化反硝化作用將廢水中的氨氮予以處理。對(duì)傳統(tǒng)的活性污泥法予以改進(jìn)以提升生化系統(tǒng)的難降解物質(zhì)去處理受到關(guān)注，當(dāng)前多采用的方式包括新型生物膜反應(yīng)器(生物流化床反應(yīng)與移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器等)與投加化學(xué)藥劑或高效微生物(活性炭-活性污泥法、生物強(qiáng)化法)等。

　　2.2.1 移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器

　　移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器處理的關(guān)鍵在于采用密度與水類似的生物填料，這種填料稍微攪拌后能夠自由移動(dòng)，能夠運(yùn)用于生化處理前端高負(fù)荷處理COD，也能運(yùn)用于生化處理的后端處理氨氮。采用移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器處理廢水的優(yōu)點(diǎn)是氨氮、有機(jī)物的脫除效果理想，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，且占地面積更小的優(yōu)勢(shì)，但是缺陷則在于對(duì)工程運(yùn)行管理、載體流化性以及反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要求均較高。

　　經(jīng)移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器處理后的廢水中的COD的去除率可達(dá)到80%以上，氨氮與qing化物的去除率在90%以上、酚的去除率在90%左右。將高效脫氮菌強(qiáng)化系統(tǒng)接種于移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器中能夠顯著提升脫氮效率，有研究證實(shí)脫氮率可接近99%。

　　2.2.2 生物強(qiáng)化

　　生物強(qiáng)化技術(shù)的思路為將經(jīng)過(guò)基因技術(shù)培育的高效工程菌種或自然界篩選的優(yōu)勢(shì)軍中加入到生化處理系統(tǒng)中以提升該生化處理系統(tǒng)的處理能力，提升系統(tǒng)中某類或某種物質(zhì)的去除效率。已經(jīng)有研究成功分離出一些功能微生物運(yùn)用于降解煤化工廢水中的難降解物質(zhì)，并經(jīng)過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)固定化的微生物的降解速度顯著高于游離微生物。

　　采用生物強(qiáng)化技術(shù)能夠?qū)⒍鄶?shù)難以降解的酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐子谏锝到獾奈镔|(zhì)，有研究證明生物強(qiáng)化技術(shù)對(duì)提升廢水中的氨氮、TP、COD的去除率作用明顯，且加入的菌種能夠在菌群中占有優(yōu)勢(shì)地位。

　　實(shí)際應(yīng)用時(shí)，污泥的沉降性能、水質(zhì)條件等都將影響生物強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用效果，工程實(shí)踐過(guò)程中也是同時(shí)存在失敗與成功的案例。有工程為了提高焦化廢水處理場(chǎng)的生物系統(tǒng)的qing化物去除率，擴(kuò)大培養(yǎng)具有降解qing化物的微生物與酵母菌，將其加入流化床生物反應(yīng)器中，但是實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)其qing化物的去除率不理想，原因則包括廢水中有機(jī)物含量不足、qing化物降解速率不高、菌膠團(tuán)的沉降性能不理想等。鈦鋼焦化廠將生物酶制劑加入生化好氧池、缺氧池等中，提高了整個(gè)生化系統(tǒng)中的微生物抗毒能力，特別是耐qing化物、抗鹽能力得到明顯提升，提高了廢水中難以降解、催化的有機(jī)物凈化率，也對(duì)生化系統(tǒng)中的微生物群落進(jìn)行了優(yōu)化。經(jīng)過(guò)試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)生物強(qiáng)化后，生化系統(tǒng)的泡沫含量得以降低，進(jìn)水COD在1500mg/L時(shí)，出水COD含量在100mg/L，系統(tǒng)內(nèi)污泥量較少，整體運(yùn)行較為穩(wěn)定，運(yùn)行成本也較為理想。

　　2.3 深度處理

　　對(duì)廢水作預(yù)處理與生物處理后，廢水中的污染物質(zhì)包括酚類物質(zhì)、氨氮以及COD等的濃度已經(jīng)顯著下降，出水中仍含有部分難以生物降解的物質(zhì)，仍未達(dá)到廢水的回收、排放標(biāo)準(zhǔn)，因此需要對(duì)出水作深度處理以保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

　　2.3.1 絮凝法

　　深度處理時(shí)的方法包括傳統(tǒng)的物理/化學(xué)技術(shù)如絮凝法、吸附法以及新型化學(xué)處理技術(shù)如高級(jí)氧化、電化學(xué)氧化等。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)絮凝法處于最佳工藝條件下對(duì)COD的去除率為27%～32%;零價(jià)鐵工藝的COD去除率為43.5%左右，兩種處理工藝的處理效果均較為有限，采用摻硼金剛石膜電極BDD對(duì)焦化廢水的生化出水予以處理，發(fā)現(xiàn)BDD電極的礦化物礦化率接近99%，且堿性或自然條件下，能夠*去除生化出水中殘留氨氮，具有良好的處理效果，是建設(shè)與運(yùn)行成本較高且操作較為困難。

　　2.3.2 絮凝劑的種類

　　絮凝法的優(yōu)勢(shì)在于泛用性*，處理成本也不高，因此得到了國(guó)內(nèi)外的一致認(rèn)可，得到了廣泛的使用。從絮凝劑的種類上看來(lái)，可將其分為金屬鹽類絮凝劑以及高分子絮凝劑，高分子絮凝劑中又包括微生物絮凝劑、無(wú)*分子絮凝劑以及有機(jī)高分子絮凝劑等多個(gè)種類。

　　2.3.2.1 有機(jī)高分子絮凝劑

　　有機(jī)高分子絮凝劑的成本低，其毒性較小，且具有廣闊的pH工作范圍，有機(jī)高分子絮凝劑對(duì)無(wú)機(jī)物、有機(jī)物均具有良好的凈化作用。有機(jī)高分子絮凝劑又可以分為天然有機(jī)高分子絮凝劑、改性有機(jī)高分子絮凝劑與合成有機(jī)高分子絮凝劑，天然有機(jī)高分子絮凝劑的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)毒，價(jià)格低廉，因此受到廣泛關(guān)注，但是其產(chǎn)量較低，在全部有機(jī)高分子絮凝劑的產(chǎn)量中約占20%。聚丙烯酰胺(PAM)是合成有機(jī)高分子絮凝劑的代表，PAM的分子量分布于50萬(wàn)～600萬(wàn)區(qū)間內(nèi)，容易分解，該類絮凝劑容易殘留單體PAM而導(dǎo)致存在一定的毒性，因此其使用范圍受到一定限制。隨著對(duì)PAM研究的不斷深入，淀粉-聚丙酰胺共聚物隨之產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)改性處理的天然有機(jī)高分子絮凝劑克服了原本的易分解、電荷密度低、分子量小的缺點(diǎn)。

　　2.3.2.2 微生物絮凝劑

　　微生物絮凝劑是第三類絮凝劑，微生物絮凝劑的優(yōu)勢(shì)在于脫色效果理想，安全無(wú)污染，無(wú)毒性，且其來(lái)源較為廣泛。但是其缺陷則在于性能差，用量大以及成本較高，由于技術(shù)尚未成熟的緣故，當(dāng)前多用于實(shí)驗(yàn)研究。

　　2.4 膜分離技術(shù)

　　當(dāng)前人們處理工廠廢水、生活污水時(shí)，開始采用膜生物反應(yīng)器(MBR)進(jìn)行處理，通過(guò)該技術(shù)能提高盡可能回收污水中的有效物質(zhì)，凈化廢水，且能有效節(jié)省能源，可以說(shuō)是污水處理中的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。

　　雙膜技術(shù)(超濾膜與反滲膜)成為國(guó)內(nèi)外工程化應(yīng)用、研發(fā)的熱點(diǎn)，經(jīng)超濾去除進(jìn)水中的有機(jī)物與濁度，能夠明顯延長(zhǎng)膜的壽命，進(jìn)而減少運(yùn)行成本。反滲膜去除進(jìn)水中的有機(jī)物、COD作用明顯，還能取得良好的脫鹽效果，將降低COD含量、脫色與脫鹽同時(shí)完成，因此提升了處理效率與處理效果，出水可直接作為生產(chǎn)循環(huán)用水。

　　3、結(jié)語(yǔ)

　　從我國(guó)的發(fā)展特點(diǎn)與能源結(jié)構(gòu)看來(lái)，煤炭仍是我國(guó)的重要資源，煤化工廢水的處理始終是煤炭行業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注的工作，也具有廣闊的發(fā)展前景。需要將煤化工廢水處理與煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展更為深切而系統(tǒng)地整合，以煤化工廢水處理技術(shù)為平臺(tái)建立起煤炭產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的新道路，建立起產(chǎn)業(yè)整合、生態(tài)良好、循環(huán)發(fā)展的新路徑。