煤化工污水处理工艺综述许明言摘要：针对煤化工产生的废水特点及其处理难点进行了阐述。

从煤化工废水处理的3个主要阶段，分别列举了目前国内煤化工水处理新工艺的应用情况及今后的发展方向。

关键词：煤化工污水处理工艺发展方向煤炭是我国的主要化石能源之一，在我国能源生产结构中占据相当重要的地位，在目前各级能源消耗结构中，煤炭消耗占消耗总量的2/3。

由于世界石油资源的紧缺，使得煤化工替代石油化工的发展趋势日益迅速。

煤化工在我国是发展前途很大的一个产业，特别是新型煤化工将是“十二五”和更长时期的一个重要产业。

我国煤化工项目主要分布在内蒙古、陕西、新疆、山西、辽宁、河南等煤炭产地，而这些地区大多属于水资源匮乏的地区。

水资源缺乏地区往往也面临地表水环境容量有限的问题，有些地区甚至没有纳污水体。

但恰恰这些煤化工项目需水量巨大，也相应地产生了大量废水，且废水组成成分十分复杂。

废水中主要含有焦油、苯酚、氟化物、氨氮、硫化物等对人体毒性极强的污染物，含量很高，且排放量巨大，对环境的污染十分严重。

目前，煤化工废水治理呈现“两高两难”的态势，即废水排放量大，处理难度大，污染物浓度高，运行成本高。

为了促进工业经济与水资源及环境的协调发展，《国家环境保护“十二五”规划》在化学需氧量和二氧化硫两项约束性指标的基础上又增加了氨氮和氮氧化物两项新指标。

同时，随着一些地方政府的更为严格的废水排放标准相继颁布、实施，无论是从经济效益还是环境效益、社会效益来考虑，寻求处理效果更好、工艺稳定性更强、运行成本更低的废水处理工艺都将成为大型煤化工企业创新和发展的必由之路。

1煤化工污水的特点煤化工建设项目产生的污水主要污染因子为COD和氨氮，其它污染物相对较低，主要产生来源为煤的气化、气体净化和产品合成。

一般污水COD浓度为300mg/L 左右, 氨氮浓度为100 mg/L左右,由于生产工艺和控制环节的不同，污染物浓度上会有较大不同。

焦化污水成分复杂多变，有机物含量高，其组成取决于原煤的性质、炭化温度及焦化产品回收的程序和方法，污水中主要含有油、酚、氰、氨氮、苯及衍生物等污染物。

2煤化工污水处理工艺的现状及发展方向目前，国内相关行业中所设计的煤化工污水处理系统，大都沿袭了前人的经验，采用相类似的工艺，即“物化预处理→生物处理→物化深度处理”的流程。

近年来各个企业、高校、研究院所在煤化工污水处理上做了大量的研究和生产性试验，在每个具体流程工艺的选择上发展出了较多的适用性较好的技术。

2．1 物化预处理工艺煤气化废水中酚、氨的浓度远远超过了生化处理的可承受范围，因此预处理的主要目的是脱酚除氨，以减轻后续生化处理单元的负荷，并保证生化处理的效果。

2．1．1 萃取脱酚脱酚的方法主要有2种：蒸汽循环法和溶剂萃取法。

蒸汽循环法脱酚效率可达到80% 以上，但由于煤气化废水中含尘量较高，会给酚水的深度净化带来难度，同时酚水中的焦油类物质易造成换热器堵塞，金属填料受腐蚀，所以它的应用受到一定的限制。

而有机溶剂萃取法脱酚则没有上述缺点，而且脱酚效果很好，脱酚率可达到90%～95%，但是选择溶剂较为关键。

酚水的萃取溶剂应具有萃取效率高，不易乳化，油水易分离，不易挥发，不能对水质造成二次污染，且价格便宜，易于再生等特点。

因此，当前大部分萃取脱酚工艺的研究都集中在针对各类水质应选取何种萃取剂上。

比如，通过研究不同萃取剂浓度、温度、pH值和萃取比对煤气化废水萃取脱酚效率的影响，发现磷酸三丁酯（TBP）煤油溶液是一种可以长期循环使用的工业萃取剂，并建立了以其做萃取剂的萃取体系；通过研究NaOH溶液浓度和反萃取比对反萃取回收酚类效果的影响，建立了NaOH 反萃取回收酚类的方法体系。

试验结果为：萃取脱酚率大于97%，反萃取脱酚率达93.4%，酚的总回收率达90%。

试验表明TBP煤油溶液（30%）和NaOH 反萃取体系可以成功地回收高浓度煤气化含酚废水中的酚，从而有效减轻废水后续处理的负担。

萃取法处理煤气化废水的优点在于过程简单，萃取剂经过再生可重复使用，可以产生一定的经济效益；它的缺点在于能耗高，可能发生萃取剂残留在废水中的情况，影响后续的处理过程。

2．1．2 氨的脱除与回收当前国内各大煤化工企业对于煤气化废水的预处理都是采用传统工艺，煤气化废水经闪蒸、沉降除去焦油和部分轻油，精馏脱除酸性气体，然后萃取脱酚。

废水经脱氨和脱酚后，进入生化处理工段进行处理。

由于废水中二氧化碳浓度高，且脱氨在最后进行，所以运行过程中一直有较多的二氧化碳与氨共存的情况，两者反应产生铵盐结晶，从而使设备结垢、堵塞严重，影响设备效率。

华南理工大学对此问题进行研究，提出了单塔加压汽提侧线脱氨法。

该发明实现了煤气化废水在废水汽提单塔中同时脱除酸性气、游离氨和固定氨的效果，获得高浓度氨气，塔釜净化水中二氧化碳、硫化氢、游离氨和固定氨浓度极低，不易结垢，且净化后的煤气化废水符合后续生化处理的要求。

中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司采用单塔加压侧线抽提装置处理鲁奇加压气化废水，实现了在一个装置内同时脱除酸性气体、游离氨和固定氨，脱酚处理后的净化水完全满足生化要求，并获得高浓度氨气。

2．2 生化处理工艺预处理后的煤气化废水，一般采用缺氧－好氧生物法处理（A /O 工艺或多级 A/O 工艺），但由于煤气化废水中难降解物质较多，常规方法虽能在一定程度上去除污染物，但处理后出水中的COD和氨氮指标仍难以稳定达标。

近年来涌现出了一批新的生化处理Cr技术。

2．2．1 厌氧生化工艺煤气化废水中含有以喹啉、吲哚、吡啶、联苯等为代表的难降解有机物。

该类污染物相对分子质量大，结构复杂，在好氧的条件下难以被完全降解去除。

然而该类污染物具有较好的厌氧降解性能，在好氧处理前，如果先经过一步厌氧处理，则这些难降解物质会被厌氧微生物分解为较易降解的小分子有机物，再通过好氧处理即可实现难降解有机物的生物去除。

采用两级两相厌氧工艺处理高浓度甲醇废水和气化废水取得了良好的效果。

该工艺以厌氧颗粒污泥作为接种污泥，现了系统的快速启动。

两级厌氧的COD去除率可达90%～Cr的质量浓度在7 92．5%。

而且该系统对进水的水质波动有良好的抗冲击能力，当进水CODCr的质量浓度都可以降低到600mg/L 以下。

另外，000 ～ 11 000mg/L 时，系统出水CODCr上流式厌氧污泥床（UASB）工艺及活性炭厌氧膨胀床工艺也被应用于煤气化废水处理中，均取得了良好的效果。

2．2．2 好氧生物法（1）PACT 工艺PACT（生物炭）工艺是在曝气池前（或曝气池内）投加粉末活性炭（PAC）与回流的含炭污泥混合，一起进入曝气池完成对废水有机污染物物理化学－生物处理的过程。

在处理过程中，难降解的有机物首先被吸附在PAC 表面，导致废水中的难降解物质和有毒物质的浓度降低，这样一来，游离状态的微生物活性就得以提高，其对污染物的分解和去除能力得到增强。

另外，PAC 也可以同时吸附难降解物质和微生物，延长了微生物与这些物质的接触时间。

微生物通过降解这些被吸附的物质，使部分炭表面得到再生，再生了的PAC可以重新吸附新的有机物。

这种协同作用为更好地去除可吸附的难降解和不的去除率（视废水的种能降解的有机物提供了有利条件。

一般来说， PACT工艺对于CODCr类）可提高10% ~ 40%。

PACT 工艺应用于煤气化废水处理目前还处于研究阶段，中试试验结果发现其对COD的去除率为99．2%，对氨氮的去除率为98．25%，相比传统活性污泥Cr法有较大优势。

PACT工艺存在的问题主要包括：排出的剩余污泥具有一定的磨损性，对生化系统中使用的设备材料的耐磨性要求较高；PAC 投加量较大时，出水中含有较多的PAC 颗粒。

同时，在工程应用中应考虑其运行成本及再生问题。

（2） MBBR 工艺MBBR（流动床生物膜）工艺通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体（密度接近于水），提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器处理效率。

该工艺中，每个载体内部都附着生物膜，生物膜外部为好氧菌，内部为厌氧或兼氧菌，通过同步硝化反硝化能够高效地去除氨氮和总氮。

另外，MBBR 反应器内污泥质量浓度较高，可达15 ～25g /L，菌种富集度较高，使得该工艺能够有效地降解煤气化废水中的特征污染物，在提高有机物处理效率的同时，耐冲击负荷能力也得到增强。

采用MBBR工艺处理经过活性污泥法处理后的煤气化废水，发现MBBR 反应器可以在较短的水力停留时间内将氨氮的质量浓度降低到10 mg /L 以下，降低了能耗和运行成本。

MBBR 工艺的最大缺点是使用的填料主材质为聚丙烯，原料成本较高，今后的研究重点应放在开发低成本的悬浮填料上。

（3） HCF 工艺HCF（深层曝气法）工艺采用射流曝气加鼓风曝气方式供氧，是一种高负荷的好氧处理系统。

其空气氧的转化利用率可高达50%，溶解氧的质量浓度易保持在5 mg/L 以上，去除率。

HCF 为完全混合型运行方式，可承受较高负荷的运行条件，且能保证较高的CODCr原水先与回流废水合流，然后再进入反应器，并立即被快速循环混合，抗冲击负荷的能力强。

工程实践和中试试验表明，HCF 工艺对发酵、制药、食品、煤气化等行业的废水的质量浓度为5 000 ～ 6 000 都能进行有效处理。

云南解化集团鲁奇加压气化废水CODCrmg/L，氨氮的质量浓度为800mg/L，处理难度大。

采用了以HCF-接触氧化为主体生化工）＜ 80mg/L，ρ（氨氮）＜ 10 mg/L。

单HCF 反应器艺的流程处理后，出水ρ（CODCr就可实现88% 的COD去除率和95% 以上的氨氮去除率，同时解决了传统工艺泡沫多的问Cr题。

HCF工艺的缺点是其池体深度较大，因此运行所需功率大，能耗多。

（4） BioDopp 工艺BioDopp 工艺结合氧化沟的全液内回流及一体化结构理念，利用A2/O 的不同功能分区形式，借助CASS工艺前置选择区模式，辅以高效的曝气系统，采用创新性的空气提推技术作为源动力，将水解酸化、生物选择区、除碳、脱氮、沉淀甚至除磷等多个单元设置成一个组合单元，有效地节省了占地面积 ,缩短了工艺流程，减少了土建及管道投资，并且也大大缩短了巡检路线，于建成后运营管理。

BioDopp 工艺的关键技术是微生物驯化，整个工艺中其它技术的设计以及运行的宗旨基本都是在为微生物的驯化创造贴近自然界的生存条件。

具体表现为：在低溶解氧（0．3 mg/L 以下）、活性污泥浓度较高（8 ～ 10 g/L）的条件下，有利于培养出生长速率相对较小的特殊兼性菌种。

这类菌种能有效地提高活性污泥对难降解有机物的耐受性；在反应器进水处进行大倍比回流循环，可以使起始端与出水端的浓度差尽可能达到最小，一方面降低污染负荷冲击对系统及微生物造成的不利影响，另一方面有利于为微生物创造相对稳定的生存环境，更好地保证了处理效果。