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煤化工废水的分类和处理技术

返回列表 来源: 发布日期: 2020.05.13

煤化工废水的组分随加工工艺的不同而不同,主要有煤制气废水、煤制油废水、煤制焦废水和煤制甲醇、烯烃废水等几类。

  1.1 煤制气废水

  煤气化废水来源于煤气发生炉的煤气洗涤、冷凝以及净化等过程,是含芳香族化合物和杂环化合物的典型废水。其中所含污染物种类繁多,主要有氨氮、酚类、石油类、氰化物、硫化物等,多数有毒有害,其处理难度主要体现在:废水成分复杂,污染物浓度高,对相应的处理负荷要求高;废水中酚、氰类有毒物质抑制微生物活性;废水可生化性差,不易生物降解等几个方面[1-3]。

  1.2 煤制油废水

  煤制油是用固态煤生产汽油、柴油、液化气等燃料以及化学品的过程[4]。煤制油过程排放的废水COD浓度、色度、乳化度均较高,难以降解[5, 6]。煤制油高浓度废水主要特点是含硫、含酚,含油量及悬浮物浓度较低,COD 浓度较高,超出一般生物处理的范畴,含盐量少。该类废水排放量大、浓度高,处理难度大[7]。

  1.3 煤制焦废水

  煤制焦是指将烟煤隔绝空气加热制成焦炭的过程。我国在炼焦过程中排放的COD、氨氮量相当可观。焦化废水污染成分复杂,污染物浓度变化范围大。研究表明,焦化废水中存在15 类558 种有机物,主要是含量高的酚类及氨氮,含量低但毒性大的有机污染物和无机污染物,是一种量大面广、成分复杂、有毒、难降解的典型工业有机废水[1]。

  1.4 煤制甲醇、烯烃废水

煤制甲醇废水的来源主要为气化废水,其特点为高氨氮、CODCr 质量浓度适中,是一种NH3-N 含量偏高、低碳源,但可生化性良好的有机废水,直接排放会对生态环境造成无法逆转的破坏[8]。煤制烯烃废水是煤制甲醇之后合成烯烃过程排放的废水,有害物质含量高,直接排放会导致严重污染,如用生化处理、直接燃烧等处理方式,又存在成本较高的问题[9]。

煤化工废水的分类和处理技术


2  煤化工废水处理技术
  废水的处理和排放直接制约着煤化工产业的发展,选用成本低、效果好、稳定性强的处理工艺是煤化工行业的必然发展趋势和目标[3]。目前,国内外对煤化工废水的处理大都按照“物化预处理→生化处理→深度处理”的流程进行,这种组合工艺相较单一处理工艺可做到优势互补,对废水的处理更为彻底[10]。

  2.1 预处理

  煤化工废水中含有较多油脂,会影响后续的生化处理效果,故除油成为预处理阶段的主要内容之一。隔油法、气浮法及隔油-气浮结合法均是除油的有效途径。此外,脱酚、脱氨、絮凝沉淀等也是预处理的主要形式[10]。

  2.1.1 除油

  (1)隔油。煤化工废水中的油类以轻质油为主,隔油法利用其密度小、能浮于水面的特点进行油水分离。

  (2)气浮。气浮法有加压、曝气、真空、电解等形式,对SS 去除率较高,但对CODCr 去除效果不理想[11]。

  2.1.2 脱酚

  溶剂萃取脱酚工艺易于操作、效果稳定,并可有效回收酚类,较为经济。

  2.1.3 脱氨

  氨氮会抑制微生物生长,使得生化处理效果欠佳,在预处理时需脱氨以保证后续生化处理的顺利进行,目前国内外煤化工废水脱氨的主要工艺为汽提-蒸氨法。碱性环境中,当大量蒸汽接触废水时可将游离在废水中的氨吹脱出来,进而经过汽提完成对氨的回收。

  2.1.4 絮凝沉淀

  絮凝沉淀法原理是令水中悬浮物沉降,使固液分离,从而除去悬浮有机物。该法在预处理和深度处理中都有应用,对于可生化性较差的煤制油废水,为降低后续生化处理的有机负荷,絮凝沉淀通常用于预处理阶段,絮凝剂有磁粉[5]和石灰-铁盐[6]等。

  2.1.5 多元微电解填料

  对高浓度、高毒性的煤化工废水,传统的气浮、混凝沉淀等方法预处理效果较差,致使出水水质超标严重。微电解技术集成了电化学、氧化-还原、物理吸附及絮凝沉淀等功能,可利用具强氧化性的O2-、H2O2 等中间产物有效降毒、脱色、强化絮凝,并改善废水的可生化性[12]。

  2.2 生化处理

  生化处理是利用微生物的新陈代谢使有机污染物转化为CO2、水等无害物质。其优点主要有耐冲击负荷、成本低、处理效果好、出水水质稳定、运行管理简便等。生化处理一般采用好氧生物法,但对成分复杂的煤化工废水无法保证CODCr 浓度稳定达标[13]。新型的生化处理工艺主要有A/O 工艺、PACT 法、SBR法、厌氧生物处理法、CBR 法、BAF 法、MBBR 法等。

  2.2.1 A/O 工艺法

  A/O 工艺即厌氧/好氧生物法,厌氧段A 利用硝化细菌的反硝化作用脱氮,好氧段O 利用好氧微生物的新陈代谢除去除水中有机物。废水先流经缺氧池进行反硝化反应,后进入好氧池进行硝化反应,泥水单独回流,较传统生物脱氮法流程短、造价低,但脱氮率相对不高[14]。

  2.2.2 PACT 法

  PACT 法是指用活性炭粉末吸附溶解氧和有机物,供给活性污泥曝气池中的微生物,从而更快分解有机物,且活性炭可循环利用[10, 15]。

  2.2.3 SBR 法

  SBR 法即序列间歇式活性污泥法,其技术核心是集成了均化、初沉、生物降解、二沉等功能的SBR 反应池,无污泥回流系统。优点是工艺简单、成本低、效果好、可回收利用,目前广泛应用于甲醇废水的处理,深度处理后可实现废水的资源化及再利用。

  2.2.4 厌氧生物处理法

  某些煤化工废水在好氧条件下难降解,但可在厌氧条件下降解。袁敏[16]采用两级外循环厌氧反应器对中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司的气化废水及甲醇废水进行处理,CODCr 和总酚的去除率较高,改善了废水可生化性。

  2.2.5 CBR 法

  CBR 法即载体流动床生物膜法,是一种基于特殊填料的生物流化床工艺。微生物可在填料表面附着生长,其生物量高,降解效果显著,并有利于降解废水中的特殊、难降解污染物。填料的特殊工艺使得其表面微生物的污泥龄大大延长,可提高硝化菌生长速度,有效去除氨氮。CBR 法不仅能用于高浓度煤化工废水的生化处理,还可在后续深度处理的回收环节得到应用[10, 15]。

  2.2.6 BAF 法

  BAF 全称曝气生物滤池,与CBR 法类似,它集合了生物膜法和活性污泥法的优点,并在同一反应池中集中了物理过滤和生化反应两种处理过程,具有系统运行稳定、耐冲击负荷能力强、处理成本低等优点[10]。

  2.2.7 MBBR 法

  MBBR 是结合了流化床和生物接触氧化法的移动床生物膜反应器,通过曝气和提升池内水流来增大生物膜与废水的接触面积,提高处理效率,可在各种控制条件下运行,有效降解废水中有机物,亦有较好的脱氮除磷效果[17]。

  2.3 深度处理

  为去除生化处理后残余的污染成分,尚需对生化处理后的煤化工废水进行深度处理,使出水达标排放。深度处理主要有固定化生物技术、混凝沉淀法、AOT 法、吸附法、膜处理技术等[1,14]。

  2.3.1 固定化生物技术

  固定化生物技术是指将游离微生物固定在一定区域内,有目的地选择优势菌群进行培养并固定于载体上,增加微生物浓度,减少微生物流失、可重复利用,对苯酚等难降解有机物能实现高效降解,且能耗低、易管理[15, 18]。

  2.3.2 混凝沉淀法

  混凝沉淀法是指通过向水中投放混凝剂,使其中胶体状和悬浮状的污染物凝聚成大絮体或颗粒沉淀后得到分离[3,14-15]。该法技术成熟,应用广泛,缺点是对废水的pH 要求较高。

  2.3.3 AOT 法

  AOT 法又称高级氧化技术或深度氧化技术,可将难降解的大分子有机污染物用羟基强氧化为小分子物质,降低或消除毒性,包括臭氧氧化技术、超声波氧化技术、电化学及光化学氧化技术、Fenton 氧化技术等[19]。

  2.3.4 吸附法

  吸附法是指用固体吸附剂吸附污染物,从而实现污染物的分离,适宜处理固体颗粒污染物较高的废水,但由于其成本较高,持续时间较短,不宜大规模应用[10, 15]。吸附剂的种类有膨润土复合吸附剂、活性炭、炉渣、树脂等。

  2.3.5 超滤-反渗透技术

  膜处理技术在废水处理中日益普遍,其中超滤-反渗透的双膜技术是国际上的热点技术,处理后水质好,适合对处理要求较高的废水。

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