新型煤化工废水处理技术问题与解决思路
张志鹏 印显东 李亮
摘要：我国能源总体上体现出煤炭资源丰富、石油资源和天然气资源相对贫瘠，这使得我国煤化工行业得到迅速的发展。本文介绍了新型煤化工废水的产生和其成分构成特点，论述其处理方式和技术，分析当前处理方法中存在的缺点和不足，并对解决问题的思路进行了展望。
关键词：新型煤化工；废水处理；废水排放；深度处理；生物生化处理
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0053-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.028
New coal chemical wastewater treatment technology problems and solutions
Zhang Zhipeng，Yin Xiandong，Li Liang
（Chongqing Teck Environmental Protection Technology Co.， Ltd.， Chongqing 401121，China）
Abstract： Chinas energy resources generally reflect the abundance of coal resources， and the relative shortage of petroleum resources and natural gas resources. This has led to the rapid development of the coal chemical industry in China. This article describes the generation of new coal chemical wastewater and its compositional characteristics， and describes its characteristics. Processing methods and technologies， analyzing the shortcomings and deficiencies in the current processing methods， and looking into the solutions to the problems.
Keywords：New coal chemical industry； Wastewater treatment； Wastewater discharge； Advanced treatment； Biochemical treatment
我国自然资源条件决定了我国煤炭、煤化工工业发达的国情，进入21世纪的第二个十年，新型的煤化工产业得到重视，无论在传统的煤化工工业中还是在新型的煤化工工业中，其生产过程中的洗涤、冷凝、分流等阶段都会产生大量的废水，这些废水的成分复杂，含有大量的酚类及油脂类的化合物，包含了许多抑制成分，加大了废物降解和废水处理的难度[1]。一般来说，煤化工产生的废水的化学耗氧量（COD）在2000mg/L以上，酚类物质浓度超过400mg/L，同时还存在多种氧化物、氰化物、芳香族化合物、环类及杂环化合物等多种对环境和人体有毒有害的物质，在处理上仍存在着一些难点和瓶颈。
1 煤化工废水的分类
煤化工，本质上是以煤为原材料，通过一系列的化学加工的手段，使煤转化成我们需要的各种形态的能源燃料和化工原材料产品，煤化工目前总共有一次、二次和深度加工三个阶段。从时间上看，分为传统和新型两种，传统煤化工一般包括煤气、焦煤、合成氨等方面；新型的煤化工则是制备燃料、油化液化、多份子的烯烃类化合物等方面。煤化工废水从产物的性质上来分，则主要有焦化废水、气化废水和液化废水三个方面。
2 新型煤化工废水处理现状及问题
传统和新型的煤化工的废水主要分为两类，一是无机物含量高的高盐类无机废水，另一种是有机物含量高的废水。
针对无机废水来说，通常采用的是低盐废水混入+浓盐水处理+高度浓盐水固化的处理方法，经过预处理的废水再通过采用过滤、超滤、蒸发塘蒸发等机械手段使得盐分结晶。
针对有机废水来说，一般是采取物理化学处理+微生物方法处理+后续处理三个层次进行净化，先将废水进行预处理，将水质中有害于后续微生物处理的毒害物质去除掉，一般包括酚类、氨类、硫类、氰类等物质[2]。这些物质浓度过高会导致微生物的死亡，当废水中这些毒害物质达到微生物降解处理的标准后，进入生物处理阶段，选取合适的菌种，经处理还有不能被降解的有机物的，再采取特定的方法将水体中少数物质除去。
虽然目前煤炭化工行业污水处理方法十分先进，但煤化工的废水成分十分复杂，很难明晰废水的成分。在分析水质时，通常会用COD、酚等化合物的含量作为指标，对于离子成分等缺乏相应的定量标准。预处理效果不佳，导致进入微生物处理的水质波动范围太大，使得微生物的生长环境不好，深度的后续处理方法较少，成本很高等 [3]。
3 实现新型煤化工废水处理目标的一些思路
3.1 加大对煤化工企业水源的保障力度
目前，我国计划到2020年实现规划的3000万t煤制油，500亿m3的由煤制气工程。发展煤炭化工行业，煤和水是其中最為重要的两个自然因素，而我国煤炭和水资源的分布却是相向而行的，煤炭资源大部分都分布在水资源稀少的北方山西、内蒙古等地区，一个大型的煤化工项目往往要消耗数千万至上亿立方米的水。针对我国煤炭产区大多分布于北方干旱少雨地区，水资源缺乏的特点，在厂区建设时就应该对水源有着充分估计，煤化工中每生产1t的产品，要用到10t以上的水，在采用地表水地下水的同时，注意对天然降水、矿区排水和矿井废水的利用，全力调配水资源。同时要注意企业内部水资源的循环利用，厂区要建有备用水库，预留更多优质水源，保障生产用水的稳定供应。
3.2 进一步了解煤化工企业有机废水和含盐废水的性质
要深入了解废水的性质，不能仅仅依靠COD、氨氮、酚、油、氰化物等化合物等指标来对煤化工产生的废水进行定性，而对于那些易挥发、有毒、有色及难以降解的物质等缺乏有效的认识。每个煤炭产区生产的煤在具体的理化性质上也有不同，针对不同煤炭资源所产生的废水，要深刻了解其有机物的成分，离子成分和它们的反渗透性的特点，改进预处理和物理化学处理工艺，保障关键环节，提高处理品质[4]。
3.3 寻找研发新型有效的污水处理微生物
要进一步加强微生物处理中菌种的研发工作，寻找更高效、适应能力更强的菌种，同时改善反应器皿，提高生物处理的效果。可以通过自然筛选以及基因工程技术的手段，培养出更加广泛和单一针对的微生物，提高处理效率。
3.4 改进预处理技術水平
去油、脱酚等技术的改进可以有效地提高预处理的作用，可以把隔油技术转变为气体上浮去油工艺，效果更好。可以有效地去除可以降低废水的毒性，提高生物处理的效率，也减少了末端处理的难度，降低废水的处理成本。综合考虑目前的技术水平，将水酸化是一个很好方法，利用水解酸化的方法，可以使废水中的BOD5 /CODCr的比例上升，有效地降低水体的毒性，采取多次酸化的方法可以更好地提高废水水体的生物稳定性。
3.5 保障末端深入处理
对于一些盐废水来说，含有Ca2+、Na+等对反渗透膜破坏力大且去除困难的离子成分，应开发出高效地去除Ca2+、Na+、Mg2+等离子技术，优化现有的反渗透工艺。对于一些难以去除的有机物，可用通过研究针对性的氧化还原技术对其进行降解，在有机污水的处理过程中要注意污水中可挥发的污染物对大气的污染问题。针对浓盐水结晶时需要的蒸发塘占地广、费用高、耗能大的特点，采用设备与蒸发塘联合应用的方法，实现高浓盐水的高效处理。
同时在后续的末端深入处理中，对于检测合格、水质良好的处理水，可以减少深度处理的流程，直接回收利用起来。
4 结语
新型煤化工产业已经在中国大地广泛地开展起来了，煤化工产生的废水处理技术也得到了大力的研究与推广，很多技术已经在实际工作中得到了应用与实践。由于煤化工产区自然条件的限制，水资源十分珍贵，煤化工企业必须做到废水回收利用。本文对一些废水处理的技术进行了梳理，目前煤化工废水处理还有很大的改进余地，废水中可利用的化工物质的回收利用等技术还不是很成熟，如果煤化工产生的废水可以得到高效的利用，对加快建设煤化工产业有着积极的意义。
参考文献
[1]曲风臣，吴晓峰，王敬贤.煤化工废水“近零排放”技术与应用[J].环境影响评价，2014（06）：75.
[2]郭森，周学双，杜啸岩.煤气化工艺清洁生产及环境保护分析[J].煤化工，2008（06）：106.
[3]姚硕，刘杰，孔祥西，孙惠，刘志刚.煤化工废水处理工艺技术的研究及应用进展[J].工业水处理，2016（03）：210.
[4]姜忠义，李玉平，陈志强，郝红勋，刘建忠，韩洪军.煤化工废水近零排放与资源化关键技术研究与应用示范[J].化工进展，2016（12）：98.
收稿日期：2018-04-27
作者简介：张志鹏，男，本科，环保工程师。
摘要：我国能源总体上体现出煤炭资源丰富、石油资源和天然气资源相对贫瘠，这使得我国煤化工行业得到迅速的发展。本文介绍了新型煤化工废水的产生和其成分构成特点，论述其处理方式和技术，分析当前处理方法中存在的缺点和不足，并对解决问题的思路进行了展望。
关键词：新型煤化工；废水处理；废水排放；深度处理；生物生化处理
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0053-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.028
New coal chemical wastewater treatment technology problems and solutions
Zhang Zhipeng，Yin Xiandong，Li Liang
（Chongqing Teck Environmental Protection Technology Co.， Ltd.， Chongqing 401121，China）
Abstract： Chinas energy resources generally reflect the abundance of coal resources， and the relative shortage of petroleum resources and natural gas resources. This has led to the rapid development of the coal chemical industry in China. This article describes the generation of new coal chemical wastewater and its compositional characteristics， and describes its characteristics. Processing methods and technologies， analyzing the shortcomings and deficiencies in the current processing methods， and looking into the solutions to the problems.
Keywords：New coal chemical industry； Wastewater treatment； Wastewater discharge； Advanced treatment； Biochemical treatment
我国自然资源条件决定了我国煤炭、煤化工工业发达的国情，进入21世纪的第二个十年，新型的煤化工产业得到重视，无论在传统的煤化工工业中还是在新型的煤化工工业中，其生产过程中的洗涤、冷凝、分流等阶段都会产生大量的废水，这些废水的成分复杂，含有大量的酚类及油脂类的化合物，包含了许多抑制成分，加大了废物降解和废水处理的难度[1]。一般来说，煤化工产生的废水的化学耗氧量（COD）在2000mg/L以上，酚类物质浓度超过400mg/L，同时还存在多种氧化物、氰化物、芳香族化合物、环类及杂环化合物等多种对环境和人体有毒有害的物质，在处理上仍存在着一些难点和瓶颈。
1 煤化工废水的分类
煤化工，本质上是以煤为原材料，通过一系列的化学加工的手段，使煤转化成我们需要的各种形态的能源燃料和化工原材料产品，煤化工目前总共有一次、二次和深度加工三个阶段。从时间上看，分为传统和新型两种，传统煤化工一般包括煤气、焦煤、合成氨等方面；新型的煤化工则是制备燃料、油化液化、多份子的烯烃类化合物等方面。煤化工废水从产物的性质上来分，则主要有焦化废水、气化废水和液化废水三个方面。
2 新型煤化工废水处理现状及问题
传统和新型的煤化工的废水主要分为两类，一是无机物含量高的高盐类无机废水，另一种是有机物含量高的废水。
针对无机废水来说，通常采用的是低盐废水混入+浓盐水处理+高度浓盐水固化的处理方法，经过预处理的废水再通过采用过滤、超滤、蒸发塘蒸发等机械手段使得盐分结晶。
针对有机废水来说，一般是采取物理化学处理+微生物方法处理+后续处理三个层次进行净化，先将废水进行预处理，将水质中有害于后续微生物处理的毒害物质去除掉，一般包括酚类、氨类、硫类、氰类等物质[2]。这些物质浓度过高会导致微生物的死亡，当废水中这些毒害物质达到微生物降解处理的标准后，进入生物处理阶段，选取合适的菌种，经处理还有不能被降解的有机物的，再采取特定的方法将水体中少数物质除去。
虽然目前煤炭化工行业污水处理方法十分先进，但煤化工的废水成分十分复杂，很难明晰废水的成分。在分析水质时，通常会用COD、酚等化合物的含量作为指标，对于离子成分等缺乏相应的定量标准。预处理效果不佳，导致进入微生物处理的水质波动范围太大，使得微生物的生长环境不好，深度的后续处理方法较少，成本很高等 [3]。
3 实现新型煤化工废水处理目标的一些思路
3.1 加大对煤化工企业水源的保障力度
目前，我国计划到2020年实现规划的3000万t煤制油，500亿m3的由煤制气工程。发展煤炭化工行业，煤和水是其中最為重要的两个自然因素，而我国煤炭和水资源的分布却是相向而行的，煤炭资源大部分都分布在水资源稀少的北方山西、内蒙古等地区，一个大型的煤化工项目往往要消耗数千万至上亿立方米的水。针对我国煤炭产区大多分布于北方干旱少雨地区，水资源缺乏的特点，在厂区建设时就应该对水源有着充分估计，煤化工中每生产1t的产品，要用到10t以上的水，在采用地表水地下水的同时，注意对天然降水、矿区排水和矿井废水的利用，全力调配水资源。同时要注意企业内部水资源的循环利用，厂区要建有备用水库，预留更多优质水源，保障生产用水的稳定供应。
3.2 进一步了解煤化工企业有机废水和含盐废水的性质
要深入了解废水的性质，不能仅仅依靠COD、氨氮、酚、油、氰化物等化合物等指标来对煤化工产生的废水进行定性，而对于那些易挥发、有毒、有色及难以降解的物质等缺乏有效的认识。每个煤炭产区生产的煤在具体的理化性质上也有不同，针对不同煤炭资源所产生的废水，要深刻了解其有机物的成分，离子成分和它们的反渗透性的特点，改进预处理和物理化学处理工艺，保障关键环节，提高处理品质[4]。
3.3 寻找研发新型有效的污水处理微生物
要进一步加强微生物处理中菌种的研发工作，寻找更高效、适应能力更强的菌种，同时改善反应器皿，提高生物处理的效果。可以通过自然筛选以及基因工程技术的手段，培养出更加广泛和单一针对的微生物，提高处理效率。
3.4 改进预处理技術水平
去油、脱酚等技术的改进可以有效地提高预处理的作用，可以把隔油技术转变为气体上浮去油工艺，效果更好。可以有效地去除可以降低废水的毒性，提高生物处理的效率，也减少了末端处理的难度，降低废水的处理成本。综合考虑目前的技术水平，将水酸化是一个很好方法，利用水解酸化的方法，可以使废水中的BOD5 /CODCr的比例上升，有效地降低水体的毒性，采取多次酸化的方法可以更好地提高废水水体的生物稳定性。
3.5 保障末端深入处理
对于一些盐废水来说，含有Ca2+、Na+等对反渗透膜破坏力大且去除困难的离子成分，应开发出高效地去除Ca2+、Na+、Mg2+等离子技术，优化现有的反渗透工艺。对于一些难以去除的有机物，可用通过研究针对性的氧化还原技术对其进行降解，在有机污水的处理过程中要注意污水中可挥发的污染物对大气的污染问题。针对浓盐水结晶时需要的蒸发塘占地广、费用高、耗能大的特点，采用设备与蒸发塘联合应用的方法，实现高浓盐水的高效处理。
同时在后续的末端深入处理中，对于检测合格、水质良好的处理水，可以减少深度处理的流程，直接回收利用起来。
4 结语
新型煤化工产业已经在中国大地广泛地开展起来了，煤化工产生的废水处理技术也得到了大力的研究与推广，很多技术已经在实际工作中得到了应用与实践。由于煤化工产区自然条件的限制，水资源十分珍贵，煤化工企业必须做到废水回收利用。本文对一些废水处理的技术进行了梳理，目前煤化工废水处理还有很大的改进余地，废水中可利用的化工物质的回收利用等技术还不是很成熟，如果煤化工产生的废水可以得到高效的利用，对加快建设煤化工产业有着积极的意义。
参考文献
[1]曲风臣，吴晓峰，王敬贤.煤化工废水“近零排放”技术与应用[J].环境影响评价，2014（06）：75.
[2]郭森，周学双，杜啸岩.煤气化工艺清洁生产及环境保护分析[J].煤化工，2008（06）：106.
[3]姚硕，刘杰，孔祥西，孙惠，刘志刚.煤化工废水处理工艺技术的研究及应用进展[J].工业水处理，2016（03）：210.
[4]姜忠义，李玉平，陈志强，郝红勋，刘建忠，韩洪军.煤化工废水近零排放与资源化关键技术研究与应用示范[J].化工进展，2016（12）：98.
收稿日期：2018-04-27
作者简介：张志鹏，男，本科，环保工程师。
