煤化工废水处理技术进展分析

煤化工废水处理技术进展分析

曹小荣 谢冉非

内蒙古东华能源有限责任公司  内蒙古鄂尔多斯  017100

摘要：煤化工产业在为经济发展提供重要能源和化工产品的同时，也产生了大量的废水。这些废水成分复杂、污染物浓度高，含有大量的酚类、氨氮、氰化物、多环芳烃等有害物质，若未经有效处理直接排放，将对环境造成严重污染，威胁生态平衡和人类健康。因此，研发高效的煤化工废水处理技术具有重要的现实意义。鉴于此，本文就此展开了论述，以供参阅。

关键词：煤化工；废水处理；技术进展

引言

煤化工产业通过煤炭的气化、液化等过程生产气体燃料、液体燃料及化学品，对缓解我国能源紧张局面具有重要意义。然而，煤化工生产过程中产生的大量废水，含有高浓度的有机物、氨氮、重金属等污染物，若不经有效处理直接排放，将对环境造成严重影响。因此，煤化工废水处理技术的研发与应用成为保障煤化工产业可持续发展的重要环节。

一、传统煤化工废水处理技术

（一）物化法

1.混凝沉淀

通过向废水中添加混凝剂（如铝盐、铁盐等），使废水中的胶体和细小悬浮物凝聚成较大颗粒，然后沉淀分离。该方法可去除废水中的部分悬浮物、胶体物质和重金属离子，但对于溶解性有机物的去除效果有限。

2.气浮

利用气浮原理，向废水中通入空气或其他气体，产生微小气泡，使废水中的悬浮物和油类等附着在气泡上，随气泡上浮至水面，然后刮除。气浮法主要用于去除废水中的轻质悬浮物和油类物质。

3.吸附

采用活性炭、沸石、树脂等吸附剂吸附废水中的污染物。活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，对有机物和重金属有较好的吸附效果，但成本较高，且吸附剂需要定期再生或更换。

（二）生化法

1.活性污泥法

利用活性污泥中的微生物对废水中的有机物进行吸附、氧化和分解。该方法是一种应用广泛的废水生物处理技术，具有处理效果好、运行成本低等优点。但对于煤化工废水中的高浓度污染物和有毒有害物质，微生物的活性容易受到抑制，影响处理效果。

2.生物膜法

通过在载体表面形成生物膜，废水中的污染物与生物膜接触，被生物膜中的微生物降解。生物膜法具有耐冲击负荷、剩余污泥量少等优点，但生物膜的生长和更新需要一定的时间，处理效率相对较低。

3.厌氧生物处理

在无氧条件下，利用厌氧微生物将废水中的有机物分解为甲烷和二氧化碳等。厌氧生物处理适用于处理高浓度有机废水，具有能耗低、污泥产量少等优点。但厌氧处理过程中会产生硫化氢等恶臭气体，需要进行后续处理。

二、新型煤化工废水处理技术

（一）高级氧化技术

1.芬顿氧化法

芬顿试剂（Fe²⁺/H₂O₂）在酸性条件下产生强氧化性的羟基自由基（・OH），能够氧化分解废水中的大部分有机物。该方法对酚类、芳烃等有机物有较好的去除效果，且反应速度快。但芬顿氧化法存在药剂用量大、产生污泥多等问题。

2.臭氧氧化法

臭氧具有强氧化性，能直接氧化废水中的有机物，或将大分子有机物分解为小分子有机物，提高废水的可生化性。臭氧氧化法反应迅速，无二次污染，但臭氧的制备成本较高，且臭氧在水中的溶解度有限，需要采用特殊的设备和工艺提高臭氧的利用率。

3.光催化氧化法

利用光催化剂（如TiO₂等）在光照条件下产生的电子-空穴对，与废水中的水分子和氧气反应生成・OH等活性氧物种，氧化降解有机物。光催化氧化法具有能耗低、环境友好等优点，但光催化剂的活性和稳定性有待提高，且该方法对废水的透光性有一定要求。

（二）膜分离技术

1.超滤

超滤膜的孔径一般在0.001-0.1微米之间，能够去除废水中的大分子有机物、胶体、悬浮物等。超滤可以作为预处理工艺，去除废水中的悬浮物和大分子杂质，减轻后续处理工艺的负担。

2.纳滤

纳滤膜的孔径介于超滤膜和反渗透膜之间，对二价及以上的离子和分子量在200-1000的有机物有较高的截留率。在煤化工废水处理中，纳滤可用于分离废水中的重金属离子、酚类等有害物质，同时保留部分对后续生物处理有益的物质。

3.反渗透

反渗透膜的孔径非常小，能够有效地去除废水中的溶解性盐类、小分子有机物和微生物等。反渗透是一种深度处理技术，可用于制备回用水，但反渗透过程需要较高的压力，能耗较大，且膜容易受到污染，需要定期清洗和更换。

（三）生物强化技术

1.投加高效菌种

向生化处理系统中投加具有特定功能的高效菌种，像专门针对酚类、氨氮等污染物有强大降解能力的菌种。这些高效菌种具备独特优势，能很好地适应煤化工废水的复杂恶劣环境，迅速对污染物进行降解，从而有效缩短废水处理周期，提升处理效率和质量。

2.固定化微生物技术

将微生物固定在特定的载体上，例如具有良好吸附性能的活性炭以及天然多糖类物质海藻酸钠等，进而形成固定化微生物反应器。在这种技术模式下，微生物被束缚在载体中，显著提高了其在反应体系中的浓度和活性。微生物对污染物的耐受能力也得以增强，能够更有效地应对复杂的煤化工废水环境。而且，该技术便于微生物的分离和回收，大大减少了污泥产量，降低了后续处理的难度和成本。

三、组合工艺在煤化工废水处理中的应用

由于煤化工废水的复杂性，其包含多种有机和无机污染物，且浓度高、毒性大，单一处理技术往往难以应对如此复杂的废水体系，存在着处理效果不佳、无法全面去除各类污染物等局限性。因此，组合工艺在废水处理中得到了广泛应用。

例如，“物化预处理+生化处理+深度处理”的组合工艺已成为煤化工废水处理的主流模式。物化预处理作为前端处理环节，起着至关重要的作用。通过混凝沉淀、气浮、吸附等方法，能有效去除废水中的悬浮物、油类以及部分重金属离子。这些杂质若直接进入生化处理系统，会对微生物造成毒害和干扰，影响其正常代谢功能。经过物化预处理后，大大减轻了对生化处理系统的冲击，为后续处理创造了有利条件。

生化处理环节则充分利用微生物的强大代谢作用。微生物在适宜的环境中，通过自身的生命活动，将废水中的大部分有机物和氨氮等污染物分解转化为无害物质。这一过程不仅能有效降低污染物浓度，还具有成本相对较低、处理量大等优点。

深度处理是确保出水达标排放或回用的关键步骤。采用高级氧化技术如芬顿氧化法、臭氧氧化法等，能产生强氧化性的自由基，将废水中残留的难降解有机物彻底氧化分解。膜分离技术如超滤、纳滤、反渗透等，则可进一步去除废水中的微小颗粒、溶解性有机物和离子等，实现对废水的精细处理，使出水水质满足严格的排放标准或回用要求，提高了水资源的循环利用率，为煤化工产业的可持续发展提供了有力支持。

结束语

综上所述，煤化工废水处理技术不断演进，从传统工艺发展到高级氧化、零排放及智能化控制技术，提升了处理效果与资源化水平。但废水成分复杂、处理难，仍需探索创新。未来，随环保政策收紧和水资源保护意识增强，将朝高效、环保、智能化发展。加强技术创新与产学研合作，推动产业化应用，是实现煤化工产业可持续发展的关键。新技术虽有成效，但挑战仍存，需持续努力以应对，促进废水处理技术进步和产业发展。

参考文献

[1]赵奉俊,康飞.煤化工废水处理技术研究及资源化路径分析[J].化工管理.2024(16):64-66,79

[2]丁晓阔.现代煤化工废水处理技术研究及应用分析[J].天津化工.2023(03):14-16

[3]侯昌兴.煤化工废水处理技术面临的问题与技术优化研究[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术.2023(01):22-24