煤化工廢水處理技術存在的問題及對策

【摘要】：煤化工生產是工業領域中一個很有代表性的行業，決定了它對于廢水的排放要求，有關行政主管部門必須重視煤化工企業污染問題，既要鼓也要管制煤化工企業技術、經濟和制度的發展，切實治理煤化工企業的廢水。【關鍵詞】：煤化工；廢水處理；問題及對策煤化工企業在生產過程中會產生大量的廢水，這些廢水會對大氣、土壤、河流造成極大的破壞，為此需要加強對煤化工廢水的處理。1、煤化工廢水處理技術面臨的問題1.1處理廢水所用設備成本較高煤化工生產中產生的廢水種類繁多，在對其處理上只是簡單地運用一些設備根本無法達到處理標準，而符合節能環保標準的設備成本又高，這就給煤化工廢水處理造成了極大的困難。1.2廢水處理不達標煤化工廢水中含有大量較為復雜的有害物質，雖然煤化工企業會對這些廢水進行一定的處理，但由于技術與設備不夠先進而導致處理不達標，經常會出現生態破壞的情況。2、煤化工廢水處理技術對策2.1預處理技術預處理主要目的是去除對微生物有毒有害、生化難以降解的污染物，如油、懸浮物、酚類、氨、酸性氣體等，保障后續生化處理工藝的正常運行。預處理主要包括過濾、沉淀等除懸浮物工藝，隔油、氣浮等除油工藝，蒸汽汽提脫氨及酸性氣體工藝，萃取與反萃取回收酚的工藝。酚和氨屬于生物難降解污染物，且酚對生物有毒，預處理過程的酚氨脫除是關鍵。國內外主要的酚氨回收工藝有南非薩索爾公司Phenosolvan工藝、魯奇公司脫酸-脫酚-脫氨工藝以及國內技術吸收再開發的脫酸-脫氨-萃取脫酚工藝和單塔脫酸脫氨-萃取脫酚工藝。南非薩索爾公司Phenosolvan工藝采用五級混合澄清槽萃取脫酚，其出水總酚穩定在120mg/L以內，對后續廢水處理奠定了良好的基礎，屬于國際上比較成熟先進的酚氨回收技術。煤化工含酚廢水中酚類物質一般有揮發酚和難揮發酚組成，難揮發酚占總酚1/3甚至是1/2以上，且親水性更強，不易萃取，是酚萃取的關鍵。常用萃取劑中，二異丙基醚對難揮發酚萃取率不如甲基異丁基甲酮，但甲基異丁基甲酮沸點較高，回收能耗略高，萃取劑選擇要根據廢水中難揮發酚含量進行技術經濟分析。煤化工含酚廢水如煤固定床氣化、煤熱解等廢水酚含量較高（總酚多在5000mg/L以上），具有較好的回收經濟性。如果廢水中酚含量不高，總酚低于2000mg/L一般不具有回收經濟性，可根據現場條件對廢水進行稀釋，然后再進入二級生化處理裝置。2.2深度處理技術煤化工生化出水的COD在200～500mg/L左右，不能達到排放標準，也不滿足循環補充水水質要求，深度處理主要解決生化難以降解的有機物，進一步提高出水的水質包括COD、色度、懸浮物等。深度處理目前應用的主體工藝是高級氧化和吸附。①高級氧化工藝高級氧化工藝所依據的核心是在這些氧化過程實施中原位產生了具有強氧化性的羥基自由基，包括芬頓氧化、電催化氧化和臭氧氧化技術。芬頓試劑由硫酸亞鐵和過氧化氫構成，兩者反應生成的?OH氧化分解難降解有機物。但芬頓處理中溶液受pH值的嚴格限制（pH值2～4），投加的Fe2+會產生大量鐵泥積累造成環境的二次污染等，且對氨氮的去除效果不好。另，對于大型煤化工廢水要求做到零排放，反復的pH調節增加了廢水鹽含量，大大增加了膜濃縮以及蒸發結晶的負荷。電催化氧化有兩種降解有機物途徑，一是陽極直接降解有機物，二是通過產生強氧化劑?OH和HClO來間接氧化有機物，且能夠同時去除有機物和氨氮，因此對廢水電催化氧化有著較多的研究。電催化氧化的效果受廢水中有機物濃度、陽極材料性能、Cl?及SO42?濃度影響。廢水中Cl?濃度的增加有助于提高COD去除率，但同時會伴生氯代有機物等有毒副產物。總體來說，電催化氧化操作簡單、但其缺點在于能耗較高，電極壽命低且價格較為昂貴，且會有毒副產物的產生的問題。臭氧氧化技術通常在多相催化劑的作用下，促進水中污染物的化學結構發生變化，將難降解的大分子有機物氧化成低毒或無毒的小分子物質。常用的催化劑有金屬氧化物（MnO2、FexOy、CeO2、TiO2、γ-Al2O3）、負載型催化劑（MnOX/MCM-41，TiO2/Al2O3，CeOx/AC，納米-TiO2/沸石分子篩）、分子篩和活性炭催化劑等。目前對催化臭氧氧化的研究集中在反應機理和催化劑的研制領域。莊海峰針對煤制氣廢水生化尾水進行了催化臭氧氧化研究，確定了臭氧催化氧化過程中關鍵的臭氧和催化劑投加量等參數，對來水的溫度和pH不需要進行預調節，具有較強的實用性。利用氣相色譜-質譜聯用分析手段，對臭氧催化氧化進水與出水進行有機物的分析與對比研究，發現臭氧催化氧化出水中主要是雜環化合物和多環芳烴，其他有毒難降解的有機物能夠被臭氧大量氧化降解，對于喹啉、吡啶等典型的含氮雜環化合物，氧化效果并不理想，這也導致了出水總氮指標不甚理想。臭氧催化氧化法較高的運行成本和較差氨氮去除率等缺點，一直制約著該技術的推廣。通常會臭氧催化氧化+生化組合處理技術，通過氧化改善廢水對活性污泥的抑制作用，然后通過生化繼續降解有機物，以達到降低成本的目的。綜上所述，臭氧催化氧化效果穩定，氧化能力強，無二次污染，適用于煤化工廢水深度處理，但催化劑效果只比純臭氧氧化提高20個百分點左右，有待進一步提高，反應器有待進一步優化設計以提高氣液固三相的傳質及反應。②吸附工藝吸附法是利用多孔性吸附材料，吸附廢水中的污染物質的處理方法，通常包括三個單元過程，首先是廢水與吸附材料混合實現污染物的吸附，其次是吸附有污染物的吸附材料與廢水分離，最后是吸附材料的再生。吸附材料應具有小孔徑、多空隙、大比表面的特點。常用的吸附劑有活性炭、大孔樹脂、粉煤灰、活性焦煤灰渣等。最常用的吸附材料為活性炭，活性炭經過特殊處理，形成多孔結構，表面積巨大，擁有很強的物理吸附和化學吸附性能，因此活性炭對于除濁、除色的效果非常好，但噸水處理價格在2500元甚至以上，使其工程應用受到限制。最經濟的吸附劑是粉煤灰，金文杰等發現，向廢水中同時投加聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺和粉煤灰0.4g/L、4mg/L、0.9g/L，混合均勻并沉淀25～30min，COD由158mg/L降到了41mg/L，色度降低了50倍。但粉煤灰作為吸附材料用量大，且難以像活性炭一樣穩定的保證處理效果，且會產生粉煤灰污泥和灰水，易造成二次污染，限制了其工業應用。吸附劑對去除COD、色度和濁度有十分出色的效果，但因其固有的缺陷，往往不能獨立處理原水甚至是二級生化出水中的高濃度難降解有機物。在深度處理領域，高級氧化耦合活性炭工藝或活性炭耦合三級生化處理可能會高效去除雜環類等難降解有機物，使出水達到國家標準或者滿足后續廢水回用處理的進水要求。結語綜上，隨著環保標準的不斷提高，煤化工廢水處理流程從“預處理-生化處理”增加至“預處理-生化處理-深度處理-含鹽水處理-濃鹽水處理-蒸發結晶”。對于煤化工廢水的處理方案，研究者既要考慮各個單元的穩定性和高效性，又要統籌考慮各個單元銜接的合理性和彼此的適應性。參考文獻[1]徐鵬，徐皓，韓洪軍．EC厭氧-改良AO-MBR-臭氧工藝處理煤化工