中國(guó)目前的能源形勢(shì)是天然氣和石油資源相對(duì)較少。然而,隨著人口的增加和人民生活水平的提高,我國(guó)的能源需求日益增加。在這種情況下,煤化工企業(yè)得到了迅速的發(fā)展,這就導(dǎo)致了煤化工行業(yè)的持續(xù)增長(zhǎng),而煤化工企業(yè)數(shù)量的增加所帶來(lái)的負(fù)面影響是大量的廢水排放導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的破壞。如何妥善處理煤化工企業(yè)排放的廢水,已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。煤化工廢水主要來(lái)源于煤氣洗滌廢水、循環(huán)水系統(tǒng)排水、回用系統(tǒng)濃縮水等,這使得廢水的組成更加復(fù)雜,處理難度更大。因此,探索更有效的污水處理方案已成為社會(huì)環(huán)境處理的難點(diǎn)問(wèn)題之一。
一、煤化工廢水的主要來(lái)源及種類
1.煤化工廢水的產(chǎn)生
煤化工主要以煤為原料處理和生產(chǎn)工業(yè)廢水,其中含有酚類、硫和難降解物質(zhì)等多種復(fù)雜化合物。因此,有必要采取科學(xué)合理的治理技術(shù),降低環(huán)境污染程度。
2.煤化工廢水的種類
(1)煤炭液化廢水
煤炭液化廢水是指煤炭原料在石油轉(zhuǎn)化和加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水,主要來(lái)源于加氫裂化、加氫精制、液化等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。煤的液化過(guò)程主要有兩種:直接液化和間接液化。該廢水含苯酚和硫,含鹽量低,COD值高,易乳化,不易生物降解,且組分難以完全降解。
(2)煤氣化廢水
煤氣化是指通過(guò)蒸汽、氧氣等反應(yīng)催化劑,通過(guò)壓力、溫度等特定的生產(chǎn)條件,將原煤或焦炭轉(zhuǎn)化為水煤氣的過(guò)程。煤氣化廢水主要含有硫化物、氨氮、氰化物等??梢?jiàn)煤氣化廢水中含有復(fù)雜的污染物,難以完全降解。煤氣化過(guò)程包括水煤漿氣化、煤粉氣化和煤粉加壓氣化。不同的煤氣化操作產(chǎn)生不同類型的廢水,污染物濃度也不同。
二、煤化工廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展
1.預(yù)處理技術(shù)
(1)除油
在煤化工廢水處理中,由于煤化工廢水中含油主要是輕質(zhì)油,油的密度小,在水中漂浮分離油水,因此首先進(jìn)行了油液分離。采用加壓氣浮、曝氣和真空處理去除油和SS,有效地去除了CODcr。
(2)脫酚與脫氮處理
在煤化工廢水預(yù)處理中,采用溶劑除酚效果較強(qiáng),同時(shí)除酚的經(jīng)濟(jì)效果較強(qiáng)。反硝化處理:在反硝化過(guò)程中,主要方法是脫氨,因?yàn)樵趬A性條件下,大量的蒸汽接觸廢水可以從廢水中吹出,然后通過(guò)吸收塔,完成氨的回收。脫氮除酚后,氮、酚濃度大大降低,滿足后續(xù)生化處理的要求。
(3)蒸氨脫硫
煤化工廢水中的氮一般以有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽四種形式存在。在煤焦油加氫廢水中,氮主要以氨氮和有機(jī)氮的形式存在。氨氮占總氮的60-70%,在微生物的作用下,大部分有機(jī)氮可轉(zhuǎn)化為氨氮。經(jīng)過(guò)一系列生化作用后,氨氮可轉(zhuǎn)化為氮,從水中逸出。
但是,生化工藝對(duì)廢水中高濃度含氮污染物的去除率很低,不能滿足國(guó)家規(guī)定的污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。因此,在進(jìn)行生化處理之前,必須對(duì)煤焦油加氫廢水中的氨進(jìn)行脫硫除氨。
2.生化處理
(1)好氧處理法
好氧處理技術(shù)是利用好氧微生物代謝廢水中的有機(jī)污染物并將其降解為低能無(wú)機(jī)物的一種技術(shù)。目前采用的主要技術(shù)有循環(huán)活性污泥系統(tǒng)和膜生物反應(yīng)器。循環(huán)活性污泥系統(tǒng)是一種厭氧-缺氧-好氧交替運(yùn)行的工藝,可以達(dá)到同步硝化反硝化和生物除磷的效果。其經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和有效性已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到驗(yàn)證。膜生物反應(yīng)器技術(shù)也有曝氣池,但通過(guò)膜技術(shù),可以將生物反應(yīng)器中的微生物完全切斷,從而有效地去除污染物,達(dá)到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)出水的目的。
(2)厭氧處理法
煤化工廢水中的難降解有機(jī)物,如喹啉、吲哚、吡啶等,一般采用厭氧處理。厭氧處理一直被應(yīng)用于有機(jī)廢水的處理中,如高濃度有機(jī)廢水、污泥等。目前,較先進(jìn)的厭氧生物反應(yīng)器得到 了廣泛的應(yīng)用,如厭氧生物濾池、上流式厭氧污泥床等。
3.煤化工污水深度處理
(1)高級(jí)氧化技術(shù)
由于煤化工廢水中有毒有害物質(zhì)含量復(fù)雜、含量高,特別是酚類、多環(huán)芳烴和含氮有機(jī)物含量高,將影響后續(xù)廢水處理的質(zhì)量。先進(jìn)的氧化技術(shù)主要是通過(guò)釋放煤化工廢水中的HO自由基來(lái)降解有機(jī)污染物。高級(jí)氧化技術(shù)可分為光化學(xué)氧化、催化濕氧化、臭氧氧化和電化學(xué)氧化。催化氧化技術(shù)主要是在廢水處理的早期階段,以提高煤化工廢水的生化處理能力為目的,由于在使用過(guò)程中能耗大、成本高,實(shí)際應(yīng)用較少。
(2)吸附法技術(shù)
吸附方法是利用固體表面的吸附能力來(lái)吸附和去除膠體,但當(dāng)吸附表面的固體顆粒較大時(shí),效果不明顯,只能用于吸附較小的膠體顆粒。它具有吸附容量大、成本高等優(yōu)點(diǎn),僅適用于小型污水處理廠。
(3)混凝沉淀技術(shù)
混凝沉淀方案是以重力沉降為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)煤化工廢水中懸浮物的固液分離。有機(jī)懸浮物的沉淀降低了后續(xù)固化生物處理過(guò)程中的有機(jī)負(fù)荷。污水處理廠在工業(yè)廢水中加入鋁鐵鹽、聚鐵和聚丙烯酰胺,可提高沉淀效果。
(4)固定化生物技術(shù)
固定化生物技術(shù)是利用固定化細(xì)菌降解含有機(jī)毒物的廢水。經(jīng)馴化后,喹啉的降解能力是污泥的3倍,降解率較高。處理后的廢水中喹啉和吡啶的含量明顯降低,因此該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。
4.綜合化工廢水處理有效處理途徑
生物技術(shù)綜合處理化工廢水的主要難點(diǎn)是生化過(guò)程中特征毒性物質(zhì)的自抑制。為了有效地降低廢水的毒性,一些化學(xué)廢水處理廠采用高稀釋度的方法,并加入相應(yīng)的藥劑輔助處理。雖然該方法在實(shí)際運(yùn)行中可以處理某些化工廢水,但這種處理方法不能有效地去除毒素。因此,這一生化過(guò)程的效果與生物抑制的去除有著非常重要的關(guān)系。因此,這種方法只能針對(duì)化工廢水的處理,只有對(duì)有毒物質(zhì)的有效釋放有抑制作用,才能去除有毒物質(zhì)。生物技術(shù)可以保證化工廢水的生物降解。采用以生物緩沖技術(shù)為主要核心的先進(jìn)生化處理技術(shù),通過(guò)改變化工廢水中微生物的菌群狀態(tài),可以破壞化工廢水的生物平衡,達(dá)到處理化工廢水的目的。