煤化工企業廢水處理技術分析研究論文
煤化工企業廢水處理技術分析研究論文
摘要:煤化工是以煤為原料經過化學加工，實現煤的轉化並進行綜合利用的工業，煤化工企業產生的廢水水質複雜，難降解有機物濃度高而且毒性大。水汙染問題是制約煤化工企業發展的主要問題之一。本文針對煤化工企業產生的廢水的來源、特點進行了介紹，並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展具有一定的借鑑和參考價值。
關鍵詞:煤化工;企業廢水;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。隨著我國社會經濟的發展，煤資源的消費結構和方式也發生了較大的變化，但是還存在煤炭利用效率不高的現象，加劇了環境汙染的現象。煤化工技術是指以原煤為原料，採用化學等方法等技術措施，使煤炭轉化為氣態、液態和固態的產品的過程［1］。煤化工所涉及的產品眾多，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，煤化工企業的發展，卻帶來了水汙染的問題，煤化工企業用水量大，產生的廢水成分複雜，而且毒性大，若不進行有效的處理，對周圍環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，既不經濟也不合理。因此，研究和開發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的發展，減少環境的汙染，而且能夠最大限度的利用水資源。
1煤化工企業廢水的特點
煤化工企業產生的廢水水量大、成分複雜，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生的廢水，主要產生於煉焦用水、煤氣淨化、產物提煉等過程中［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、雜環化合物，此外還有苯、酮、萘等一些多環化合物，該類物質難以生物降解，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生的廢水，主要含有洗滌汙水、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、油類等汙染物濃度高，此外，廢水中的一些物質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過程中產生的廢水，該類廢水的特點是汙染物含量高，無機鹽含量低。
2煤化工企業廢水的處理技術
2．1預處理技術
煤化工產生的廢水中酚和氨的含量較高，此外還有油類物質，經過預處理，這些物質可被回收利用，而且還能降低對後續處理工藝的汙染負荷，使汙水處理系統更為穩定。
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後，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矽氧結構，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過改性的有機膨潤土的脫酚效能進行了研究，結果表明改性後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。活性炭也是常用的吸附劑之一，活性炭的具有高比表面積、表面的孔結構發達，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%。還有研究者採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，再生條件好的優點。隨著高分子材料技術的發展，新型的吸附材料展現出了更為優越的吸附效能，例如大孔吸附樹脂的應用，大孔吸附樹脂與吸附物質之間靠範德華力來吸附，其表面還有巨大的比表面積，相比活性炭等吸附材料，它具有空分佈窄，容易解脫等優點。
2．1．2除油
煤化工企業產生的廢水中含有一定的油類，油類物質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，以提高後續的處理效果。通常情況下，生化處理廢水要求進水中含油量需小於50mg/L。在煤化工廢水的油類物質通常採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，主要來源於煤制氣反應中高溫裂解和煤制氣反應剩餘的氨水。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採用水蒸氣汽提法，將煤化工產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
煤化工廢水中汙染物濃度極高，成分複雜，而且難以降解。煤化工廢水經過預處理後COD、氨氮等汙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，因此經過生化出後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階氧化技術，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，一種是直接透過分子臭氧氧化，另一種是間接的透過臭氧分解並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生二次汙染。有研究表明，在內迴圈的反應器中，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%，其中對酚類和雜環類有機物效果最好。隨著對臭氧氧化技術的深入研究發現，臭氧在單獨使用過程中，有機物和臭氧反應後通常會生成醛和羧酸，而這兩種物質不能再和臭氧繼續反應，進而限制了臭氧的礦化作用，降低了臭氧的處理效果。因此，研究者採取了其他的措施以提高臭氧的氧化作用，有研究者採用UV與臭氧聯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階氧化技術，是臭氧在特定的催化劑作用下產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的產生，pH值升高有助於提高OH的產生，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下，具有非極性有機溶劑的性質，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勢，但是由於超臨界狀態的水具有嚴重的腐蝕性，無機鹽在反應過程中會結晶析出，進而導致裝置和管道堵塞等問題，最終提高了超臨界廢水的處理成本，影響了工業化應用的程序。
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於材料表面的氧化劑進行激發，進而產生具有強化效能的羥基自由基，然後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，但是現階段還未能應用於煤化工廢水的處理中，原因在於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展方向，提高了煤炭的利用效率。但是煤化工企業產生的廢水又給我們提出了一個新的難題，由於其水量大，汙染物濃度高，而且成分複雜，毒性大，單一的處理技術根本不能滿足要求。建議企業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，努力及早實現處理效率高、環境友好的廢水處理技術，以帶動煤化工行業向著更高的方向發展。
作者:巨潤科 單位:佛山市新泰隆環保裝置製造有限公司
參考文獻:
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