煤化工企業(yè)廢水處理技術分析研究論文
摘要:煤化工是以煤為原料經(jīng)過化學加工，實現(xiàn)煤的轉(zhuǎn)化并進行綜合利用的工業(yè)，煤化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水水質(zhì)復雜，難降解有機物濃度高而且毒性大。水污染問題是制約煤化工企業(yè)發(fā)展的主要問題之一。本文針對煤化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水的來源、特點進行了介紹，并重點分析討論了煤化工廢水的預處理及深度處理技術，希望對煤化工廢水處理技術的發(fā)展具有一定的借鑒和參考價值。
關鍵詞:煤化工;企業(yè)廢水;處理技術;研究進展
煤炭資源是我國重要的能源之一，而且我國煤炭資源的儲量居世界前列。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，煤資源的消費結構和方式也發(fā)生了較大的變化，但是還存在煤炭利用效率不高的現(xiàn)象，加劇了環(huán)境污染的現(xiàn)象。煤化工技術是指以原煤為原料，采用化學等方法等技術措施，使煤炭轉(zhuǎn)化為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的產(chǎn)品的過程［1］。煤化工所涉及的產(chǎn)品眾多，提升了煤炭的利用效率，是推動煤炭能源高效利用的重要途徑。但是，煤化工企業(yè)的發(fā)展，卻帶來了水污染的問題，煤化工企業(yè)用水量大，產(chǎn)生的廢水成分復雜，而且毒性大，若不進行有效的處理，對周圍環(huán)境將造成嚴重的損害，此外，還會造成水資源的浪費，在一些缺水地區(qū)，既不經(jīng)濟也不合理。因此，研究和開發(fā)科學高效的煤化工廢水處理技術，不僅能夠促進煤化工行業(yè)的發(fā)展，減少環(huán)境的污染，而且能夠最大限度的利用水資源。
1煤化工企業(yè)廢水的特點
煤化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水水量大、成分復雜，按來源可分為焦化廢水、氣化廢水和液化廢水。焦化廢水是在煤焦化的過程中產(chǎn)生的廢水，主要產(chǎn)生于煉焦用水、煤氣凈化、產(chǎn)物提煉等過程中［2］。該類廢水的特點是，水量大、COD和氨氮濃度高，而且廢水中含有長鏈、雜環(huán)化合物，此外還有苯、酮、萘等一些多環(huán)化合物，該類物質(zhì)難以生物降解，而且具有致畸、致癌特性。氣化廢水是煤氣化過程中獲得天然氣或者煤氣過程中產(chǎn)生的廢水，主要含有洗滌污水、冷凝廢水和蒸餾廢水等。該類廢水的主要特點是COD、氨氮、酚類、油類等污染物濃度高，此外，廢水中的一些物質(zhì)對微生物的生長具有毒害和抑制作用。液化廢水時在煤進行液化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，該類廢水的特點是污染物含量高，無機鹽含量低。
2煤化工企業(yè)廢水的處理技術
2．1預處理技術
煤化工產(chǎn)生的廢水中酚和氨的含量較高，此外還有油類物質(zhì)，經(jīng)過預處理，這些物質(zhì)可被回收利用，而且還能降低對后續(xù)處理工藝的污染負荷，使污水處理系統(tǒng)更為穩(wěn)定。
2．1．1脫酚
煤化工廢水中所含有的酚，可利用具有高比表面積的吸附材料進行脫酚處理，當吸附材料吸附飽和后，在利用有機溶劑或蒸汽對吸附劑進行解脫再生［3］。常用的吸附材料有改性的膨潤土、活性炭以及大孔的吸附樹脂。天然的膨潤土在其表面具有親水性的硅氧結構，對水中有機物的吸附性差。因此，在利用膨潤土作為吸附劑時通常對其進行改性在加以利用。有研究者對天然的膨潤土和經(jīng)過改性的有機膨潤土的脫酚性能進行了研究，結果表明改性后的膨潤土吸附活化能更大，達到平衡的時間較小，吸附酚的量更大�；钚蕴恳彩浅Ｓ玫奈絼┲�，活性炭的具有高比表面積、表面的孔結構發(fā)達，而且價格相對低廉。因此，在煤化工廢水脫酚處理中常用活性炭為吸附劑。有研究者利用活性炭吸附濃度為60mg/L的苯酚，在溫度為30℃，pH值為6．0的條件下，苯酚去除率為86%。還有研究者采用活性炭纖維來作為煤化工廢水脫酚的吸附材料，該材料具有吸附和解吸速度快，再生條件好的優(yōu)點。隨著高分子材料技術的發(fā)展，新型的吸附材料展現(xiàn)出了更為優(yōu)越的吸附性能，例如大孔吸附樹脂的應用，大孔吸附樹脂與吸附物質(zhì)之間靠范德華力來吸附，其表面還有巨大的比表面積，相比活性炭等吸附材料，它具有空分布窄，容易解脫等優(yōu)點。
2．1．2除油
煤化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水中含有一定的油類，油類物質(zhì)將會黏附在菌膠團的表面，進而阻礙了可溶性有機物進入到微生物的細胞壁，從而影響了生物處理工藝的效果，因此在進入生化處理單元前應對煤化工廢水進行出油，以提高后續(xù)的處理效果。通常情況下，生化處理廢水要求進水中含油量需小于50mg/L。在煤化工廢水的油類物質(zhì)通常采用隔油池和氣浮法來進行控制［4］。
2．1．3蒸氨
煤化工廢水氨氮的濃度很高，主要來源于煤制氣反應中高溫裂解和煤制氣反應剩余的氨水。高濃度的氨氮，在進行生化處理過程中會抑制硝化細菌的活性，進而導致生活處理工藝處理效果不佳，不能保證出水氨氮達標。目前脫氨的過程主要采用水蒸氣汽提法，將煤化工產(chǎn)生的廢水中通入大量的高溫蒸汽，使其充分的接觸，以此將廢水中的氨氮進行吹脫，這樣可以有效的降低廢水中氨氮濃度。吹脫出的氨氮在經(jīng)過分離、蒸餾等步驟進行回收再利用。
2．2深度處理技術
煤化工廢水中污染物濃度極高，成分復雜，而且難以降解。煤化工廢水經(jīng)過預處理后COD、氨氮等污染物的濃度得到了一定程度的降解，而難降解有機物在生化處理過程中幾乎沒有被降解，因此經(jīng)過生化出后還需對其進行深度處理，進而滿足出水的排放標準。目前在煤化工廢水處理中應用最多的深度處理技術是高級氧化技術，主要有臭氧氧化技術、非均相催化臭氧氧化技術、超臨界水氧化技術、光催化氧化技術等［5］。
2．2．1臭氧氧化技術
臭氧是一種強化劑，其氧化過程有兩種途徑，一種是直接通過分子臭氧氧化，另一種是間接的通過臭氧分解并生成羥基自由基來進行氧化［6］。臭氧氧化技術可以降低煤化工廢水中的COD，同時還能夠降低水中的色度和濁度，同時在該過程中不產(chǎn)生二次污染。有研究表明，在內(nèi)循環(huán)的反應器中，利用臭氧對煤化工廢水進行深度處理，COD的去除率可到40%～50%，其中對酚類和雜環(huán)類有機物效果最好。隨著對臭氧氧化技術的深入研究發(fā)現(xiàn)，臭氧在單獨使用過程中，有機物和臭氧反應后通常會生成醛和羧酸，而這兩種物質(zhì)不能再和臭氧繼續(xù)反應，進而限制了臭氧的礦化作用，降低了臭氧的處理效果。因此，研究者采取了其他的措施以提高臭氧的氧化作用，有研究者采用UV與臭氧聯(lián)用來進行廢水的處理，結果表明臭氧的氧化能力比單獨使用時提高了10倍以上，極大地改善了臭氧的氧化能力。
2．2．2非均相催化臭氧氧化技術
非均相催化臭氧氧化技術是建立在臭氧氧化的基礎之上的一類新型的高級氧化技術，是臭氧在特定的催化劑作用下產(chǎn)生高效的羥基自由基對有機物進行氧化分解，主要使用的催化劑有金屬氧化物、金屬改性的沸石、活性炭等［7］。目前研究最多的是金屬氧化物，例如Al2O3、TiO2等。此外，影響其氧化效果的因素還有pH值和溫度。pH值主要是影響OH的產(chǎn)生，pH值升高有助于提高OH的產(chǎn)生，進而提高氧化能力。在催化氧化過程中，催化劑不僅起到催化的作用，而且還具有吸附作用，pH值的.變化將影響金屬氧化表面的電荷的轉(zhuǎn)移，進而影響了對有機物的吸附能力。
2．2．3超臨界水氧化技術
超臨界水氧化技術是利用水在超臨界狀態(tài)下，具有非極性有機溶劑的性質(zhì)，進而對有機物進行氧化分解的技術。該技術具有反應效率高，處理徹底。反應器結構簡單等優(yōu)勢，但是由于超臨界狀態(tài)的水具有嚴重的腐蝕性，無機鹽在反應過程中會結晶析出，進而導致設備和管道堵塞等問題，最終提高了超臨界廢水的處理成本，影響了工業(yè)化應用的進程。
2．2．4光催化氧化技術
光催化氧化技術是利用半導體材料，在紫外光照射下將吸附于材料表面的氧化劑進行激發(fā)，進而產(chǎn)生具有強化性能的羥基自由基，然后利用羥基自由基對有機物進行氧化分解。TiO2是應用最多的光催化劑，有研究者利用光催化技術處理模擬的苯酚廢水，結果表明，TiO2的投加量為2g/L、pH值為3，光照2．5h的條件下，苯酚的去除效果最佳，可達到96%。TiO2光催化技術對難降解有機物的處理效果十分顯著，但是現(xiàn)階段還未能應用于煤化工廢水的處理中，原因在于該催化劑不能充分的利用太陽能，反應器設計難以符合實際的應用。相信隨著技術的發(fā)展，這些問題終將會被解決，給煤化工廢水處理技術帶來新的突破。
3結語
煤化工技術給煤炭資源的利用帶來了新的發(fā)展方向，提高了煤炭的利用效率。但是煤化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水又給我們提出了一個新的難題，由于其水量大，污染物濃度高，而且成分復雜，毒性大，單一的處理技術根本不能滿足要求。建議企業(yè)和研究機構在結合實際工程的前提下，加大對煤化工廢水處理技術的研究，努力及早實現(xiàn)處理效率高、環(huán)境友好的廢水處理技術，以帶動煤化工行業(yè)向著更高的方向發(fā)展。
作者:巨潤科 單位:佛山市新泰隆環(huán)保設備制造有限公司
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