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煤化工废水处理技术与工艺探析

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摘要:伴随着我国工业经济的快速发展,各种工业生产的损耗和污染物对我国的生态环境造成严重污染。煤化工是典型的高污染高耗能行业,煤化工废水属于高污染、有毒、难降解的工业有机废水,如不经处理排放会对周边地区的生态环境造成严重污染,煤化工废水处理技术的发展迫在眉睫,甚至会影响我国社会经济的可持续发展。针对煤化工废水处理技术与工艺进行分析研究,为煤化工废水处理技术应用提供参考。

关键词:煤化工废水;处理;污染;零排放

引言

鉴于我国能源结构富煤少油缺气的特点,大力发展煤化工是保障我国能源安全与实现可持续发展的有效途径。煤化工行业水耗较大、规模体量大,距统计,平均每吨煤制乙醇需用水25t、煤制烯烃需用水28t,可见,煤化工行业对水资源的使用量大。煤化工废水的零排放问题值得社会各界高度关注,如废水处理不当就排放会造成严重的污染。煤化工生产过程中废水的产生主要是煤炭的洗涤、冷凝和分馏工段。煤化工废水主要来源为高浓度、难降解、有毒的煤气洗涤废水,其中含有酚类、氨氮等经生化处理难以降解达标的有毒有害物质,处理不达标就排放会对周边地区的水源及生态环境造成破坏。生态环境的脆弱,使煤化工行业与地区自然环境保护的矛盾日益突出。煤化工废水处理难度较大,使用常规污水处理技术很难达标。随着科学技术的发展,生化处理等技术应用到废水处理中,受技术发展水平限制,依靠生物分解技术仅对苯酚类污染物进行有效降解,对于吡啶和咔唑类物质难以有效分解,对处理结果进行抽样很难达标[1-3]。

1煤化工废水处理及问题分析

长期以来,煤化工废水的排放与处理是一项技术难题,由于煤化工对水资源的消耗大,废水产生量大,且成分复杂,处理技术要求高。经抽样,煤化工废水中含有大量的酚类、烷烃类、芳香烃类、氨氮和氰等有毒有害物质,属于难降解有机化合物工业废水。要想对处理后的废水实现零排放,对处理技术和设备要求更加严格。生化技术处理后的废水,经检测,水中重铬酸盐指数(CODcr)、氨酚、氨氮等浓度有所下降,但是水中COD、色度仍难以达标。废水处理成为制约行业发展的难题之一,如何寻求处理效果好、工艺稳定、成本低的技术成为关键。随着科学技术的发展,煤化工废水处理技术层出不穷,但是各类技术各有利弊。为此,本文对当前应用广泛、技术成熟的废水处理技术进行分析探讨。

2煤化工废水主要处理技术分析

当前,煤化工废水处理技术基本采用物化预处理、生化处理(其中主要包括上流式厌氧污泥床UASB处理技术和载体流动床生物膜法CBR技术等)和物化深度处理。

2.1物化预处理

物化预处理通常采用隔油和气浮的处理方法。鉴于废水中焦油含量高会对后期生化处理效果打折,使用气浮方法对煤化工废水进行预处理关键是将回收后的焦油循环再利用,这样还能起到处理废水过程中防止曝气的效果。

2.2生化处理

生化预处理技术主要采用缺氧与好氧生物法处理(A/O工艺),鉴于煤化工废水中含有大量的环类化合物且成分复杂,使用好氧生物法来处理废水后检测水中的COD指标极不稳定。随着生物技术的发展出现了载体流动床生物膜法(CBR)、PACT法、厌氧生物法和厌氧-好氧生物法等。

2.2.1厌氧生物法

上流式厌氧污泥床(UASB)处理技术,是使煤化工废水在特殊反应容器中逐级自下而上流动,在处理过程中将废水中含有的有机物通过微生物直接转化为CH4、CO2等并排放入反应器上部。同时,加装三相分离器的反应容器,实现了气、液、固的三相分离。

2.2.2改进的好氧生物法

1)PACT法是在活性污泥池中添加活性炭粉末,充分利用活性炭的吸附作用来实现对有机物和溶解氧的吸收,同时,吸收的杂物还可成为微生物的食物以此形成完整的循环链条,对于有机物的氧化分解能力提升明显。2)载体流动床生物膜法(CBR)是基于特殊结构载体的生物流化床技术。该技术在同一个生物处理单元中将生物膜法和活性污泥法有机结合,提升反应池的处理效果,并增强系统抗冲击能力。可有效地降解废水中难以降解的污染物,降低出水中的COD浓度。在处理浓度较高的煤化工废水技术中广泛使用,还可应用于后续的深度处理回用单元。3)厌氧-好氧联合生物法污水处理厂单纯采用好氧或厌氧技术来处理工业废水,实现零排放很难达标,虽然经过厌氧酸化技术处理过的工业废水中有机物的生物降解能力提升明显,尤其是去除重铬酸盐CODcr方面效果显著。污水处理厂主要在降解有机物萘、喹啉和吡啶时采用该技术取得显著效果。

2.2.3深度处理煤化工废水

在经过生化方式处理后,虽然水中重铬酸盐指数CODcr、酚类和氨氮的浓度有所下降,但是对COD、色度等处理上仍然难以达到零排放标准,必须采用深度处理的方法来进一步处理。深度处理技术包括高级氧化、吸附、混凝沉淀和固定化生物技术及反渗透膜等。1)高级氧化技术。鉴于煤化工废水中有毒有害物质成分复杂、含量高,特别是难降解的酚类、多环芳烃、含氮有机物等含量高,对后续废水处理质量有影响,高级氧化技术主要是通过在废水中释放HO自由基,来降解有机污染物。高级氧化技术根据产生自由基的方式和反应条件的不同,可将其分为光化学氧化、催化湿式氧化、臭氧氧化、电化学氧化等。催化氧化技术主要用在废水处理前期,可提高煤化工废水的生化能力,由于使用过程中能耗大、成本高,实际应用较少。2)吸附法是通过固体表面的吸附能力来吸附去除胶质,但是当吸附表面的固体颗粒物大时效果不明显,仅利用于吸附较小的胶质颗粒物,同时,由于该技术的吸附量大、成本高仅适合于小型污水处理厂使用。3)混凝沉淀是依靠重力沉降作用来实现煤化工废水中悬浮物的固液分离。通过有机悬浮物的沉淀来降低后续固化生物处理过程中的有机负荷。污水处理厂在实际应用中通过在工业废水中加入铝铁盐、聚铁和聚丙烯酰胺等混凝剂来提高沉淀效果。4)固定化生物技术是采用固定菌种,对含有有机毒物的废水进行针对性的降解。经驯化的菌种对喹啉类物质的降解能力较污泥高3倍,且降解率高,经处理,废水中的喹啉和吡啶类物质含量大幅下降,应用较广。

3结语

受我国能源结构的限制,煤炭仍是我国的基础能源,而大力发展煤化工可提高煤炭产品的附加值,但是,生产过程中的废水排放对生态环境的破坏不容忽视,必须发展废水处理技术,提高处理效果和稳定性,实现零排放,保障煤化工产业的可持续发展,实现价值与生态环境保护的双赢。

参考文献:

[1]王京.浅析煤化工废水处理工艺[J].广西轻工业,2009(11):99-100.

[3]童莉,郭森,周学双.煤化工废水零排放的制约性问题[J].化工环保,2010(5):371-375.

[3]崔保华,刘军,曹祎,等.应用AO法处理煤化工酚氰废水[J].煤化工,2001(3):52-54.

作者:王维 单位:西山煤电集团公用事业分公司古交给排水分公司

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