煤化工廢水處理技術(shù)存在的問題及對(duì)策

煤化工廢水處理技術(shù)存在的問題及對(duì)策

【摘要】：煤化工生產(chǎn)是工業(yè)領(lǐng)域中一個(gè)很有代表性的行業(yè)，決定了它對(duì)于廢水的排放要求，有關(guān)行政主管部門必須重視煤化工企業(yè)污染問題，既要鼓也要管制煤化工企業(yè)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和制度的發(fā)展，切實(shí)治理煤化工企業(yè)的廢水?！娟P(guān)鍵詞】：煤化工；廢水處理；問題及對(duì)策煤化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，這些廢水會(huì)對(duì)大氣、土壤、河流造成極大的破壞，為此需要加強(qiáng)對(duì)煤化工廢水的處理。1、煤化工廢水處理技術(shù)面臨的問題1.1處理廢水所用設(shè)備成本較高煤化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水種類繁多，在對(duì)其處理上只是簡(jiǎn)單地運(yùn)用一些設(shè)備根本無(wú)法達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)，而符合節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)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(dá)標(biāo)煤化工廢水中含有大量較為復(fù)雜的有害物質(zhì)，雖然煤化工企業(yè)會(huì)對(duì)這些廢水進(jìn)行一定的處理，但由于技術(shù)與設(shè)備不夠先進(jìn)而導(dǎo)致處理不達(dá)標(biāo)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)生態(tài)破壞的情況。2、煤化工廢水處理技術(shù)對(duì)策2.1預(yù)處理技術(shù)預(yù)處理主要目的是去除對(duì)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(xù)生化處理工藝的正常運(yùn)行。預(yù)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(duì)生物有毒，預(yù)處理過程的酚氨脫除是關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)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(guó)內(nèi)技術(shù)吸收再開發(fā)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(jí)混合澄清槽萃取脫酚，其出水總酚穩(wěn)定在120mg/L以內(nèi)，對(duì)后續(xù)廢水處理奠定了良好的基礎(chǔ)，屬于國(guó)際上比較成熟先進(jìn)的酚氨回收技術(shù)。煤化工含酚廢水中酚類物質(zhì)一般有揮發(fā)酚和難揮發(fā)酚組成，難揮發(fā)酚占總酚1/3甚至是1/2以上，且親水性更強(qiáng)，不易萃取，是酚萃取的關(guān)鍵。常用萃取劑中，二異丙基醚對(duì)難揮發(fā)酚萃取率不如甲基異丁基甲酮，但甲基異丁基甲酮沸點(diǎn)較高，回收能耗略高，萃取劑選擇要根據(jù)廢水中難揮發(fā)酚含量進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)性，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)廢水進(jìn)行稀釋，然后再進(jìn)入二級(jí)生化處理裝置。2.2深度處理技術(shù)煤化工生化出水的COD在200～500mg/L左右，不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，也不滿足循環(huán)補(bǔ)充水水質(zhì)要求，深度處理主要解決生化難以降解的有機(jī)物，進(jìn)一步提高出水的水質(zhì)包括COD、色度、懸浮物等。深度處理目前應(yīng)用的主體工藝是高級(jí)氧化和吸附。①高級(jí)氧化工藝高級(jí)氧化工藝所依據(jù)的核心是在這些氧化過程實(shí)施中原位產(chǎn)生了具有強(qiáng)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(shù)。芬頓試劑由硫酸亞鐵和過氧化氫構(gòu)成，兩者反應(yīng)生成的?OH氧化分解難降解有機(jī)物。但芬頓處理中溶液受pH值的嚴(yán)格限制（pH值2～4），投加的Fe2+會(huì)產(chǎn)生大量鐵泥積累造成環(huán)境的二次污染等，且對(duì)氨氮的去除效果不好。另，對(duì)于大型煤化工廢水要求做到零排放，反復(fù)的pH調(diào)節(jié)增加了廢水鹽含量，大大增加了膜濃縮以及蒸發(fā)結(jié)晶的負(fù)荷。電催化氧化有兩種降解有機(jī)物途徑，一是陽(yáng)極直接降解有機(jī)物，二是通過產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑?OH和HClO來間接氧化有機(jī)物，且能夠同時(shí)去除有機(jī)物和氨氮，因此對(duì)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(jī)物濃度、陽(yáng)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(shí)會(huì)伴生氯代有機(jī)物等有毒副產(chǎn)物。總體來說，電催化氧化操作簡(jiǎn)單、但其缺點(diǎn)在于能耗較高，電極壽命低且價(jià)格較為昂貴，且會(huì)有毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生的問題。臭氧氧化技術(shù)通常在多相催化劑的作用下，促進(jìn)水中污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，將難降解的大分子有機(jī)物氧化成低毒或無(wú)毒的小分子物質(zhì)。常用的催化劑有金屬氧化物（MnO2、FexOy、CeO2、TiO2、γ-Al2O3）、負(fù)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(duì)催化臭氧氧化的研究集中在反應(yīng)機(jī)理和催化劑的研制領(lǐng)域。莊海峰針對(duì)煤制氣廢水生化尾水進(jìn)行了催化臭氧氧化研究，確定了臭氧催化氧化過程中關(guān)鍵的臭氧和催化劑投加量等參數(shù)，對(duì)來水的溫度和pH不需要進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析手段，對(duì)臭氧催化氧化進(jìn)水與出水進(jìn)行有機(jī)物的分析與對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)臭氧催化氧化出水中主要是雜環(huán)化合物和多環(huán)芳烴，其他有毒難降解的有機(jī)物能夠被臭氧大量氧化降解，對(duì)于喹啉、吡啶等典型的含氮雜環(huán)化合物，氧化效果并不理想，這也導(dǎo)致了出水總氮指標(biāo)不甚理想。臭氧催化氧化法較高的運(yùn)行成本和較差氨氮去除率等缺點(diǎn)，一直制約著該技術(shù)的推廣。通常會(huì)臭氧催化氧化+生化組合處理技術(shù)，通過氧化改善廢水對(duì)活性污泥的抑制作用，然后通過生化繼續(xù)降解有機(jī)物，以達(dá)到降低成本的目的。綜上所述，臭氧催化氧化效果穩(wěn)定，氧化能力強(qiáng)，無(wú)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(gè)百分點(diǎn)左右，有待進(jìn)一步提高，反應(yīng)器有待進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)以提高氣液固三相的傳質(zhì)及反應(yīng)。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(zhì)的處理方法，通常包括三個(gè)單元過程，首先是廢水與吸附材料混合實(shí)現(xiàn)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(yīng)具有小孔徑、多空隙、大比表面的特點(diǎn)。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(jīng)過特殊處理，形成多孔結(jié)構(gòu)，表面積巨大，擁有很強(qiáng)的物理吸附和化學(xué)吸附性能，因此活性炭對(duì)于除濁、除色的效果非常好，但噸水處理價(jià)格在2500元甚至以上，使其工程應(yīng)用受到限制。最經(jīng)濟(jì)的吸附劑是粉煤灰，金文杰等發(fā)現(xiàn)，向廢水中同時(shí)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(wěn)定的保證處理效果，且會(huì)產(chǎn)生粉煤灰污泥和灰水，易造成二次污染，限制了其工業(yè)應(yīng)用。吸附劑對(duì)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(dú)立處理原水甚至是二級(jí)生化出水中的高濃度難降解有機(jī)物。在深度處理領(lǐng)域，高級(jí)氧化耦合活性炭工藝或活性炭耦合三級(jí)生化處理可能會(huì)高效去除雜環(huán)類等難降解有機(jī)物，使出水達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者滿足后續(xù)廢水回用處理的進(jìn)水要求。結(jié)語(yǔ)綜上，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，煤化工廢水處理流程從“預(yù)處理-生化處理”增加至“預(yù)處理-生化處理-深度處理-含鹽水處理-濃鹽水處理-蒸發(fā)結(jié)晶”。對(duì)于煤化工廢水的處理方案，研究者既要考慮各個(gè)單元的穩(wěn)定性和高效性，又要統(tǒng)籌考慮各個(gè)單元銜接的合理性和彼此的適應(yīng)性。參考文獻(xiàn)[1]徐鵬，徐皓，韓洪軍．EC厭氧-改良AO-MBR-臭氧工藝處理煤化工