煤化工污水处理的难点及相应工艺优化

煤化工污水处理的难点及相应工艺优化

一、引言

煤化工是以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。在这一过程中会产生大量污水，其成分复杂、污染物浓度高，若未经有效处理直接排放，将对生态环境造成毁灭性破坏。随着环保要求日益严格，攻克煤化工污水处理难题迫在眉睫。

二、煤化工污水处理难点与相应工艺段优化

1.煤化工污水处理的难点

 

（1）水质复杂且污染物浓度高

煤化工污水含有多种有机物，如酚类、多环芳烃、脂肪族化合物等，其中酚类物质含量可高达数千毫克每升。这些有机物化学稳定性强，难以被微生物直接利用分解，导致常规生物处理工艺效果不佳。同时，污水中氨氮浓度通常在 100 - 500mg/L 之间，有的甚至更高，高氨氮不仅增加处理难度，还易引发水体富营养化。此外，还含有氰化物、重金属（如汞、镉、铅等）等有毒有害物质，它们对微生物具有强烈毒性，抑制生物处理系统中微生物的生长与活性。

（2）水量波动大

煤化工生产流程长且复杂，不同生产环节产生的污水水量随生产工况变化而大幅波动。例如，在煤制甲醇工艺中，气化、变换、净化等阶段的污水排放量差异明显，且在开停工、设备检修、负荷调整时，污水水量变化更为剧烈。水量的不稳定给污水处理系统的稳定运行带来极大挑战，易造成处理设备的闲置或过载，影响处理效果。

（3）可生化性差

煤化工污水中的难降解有机物占比较大，使得污水的生化需氧量（BOD）与化学需氧量（COD）比值偏低，一般在 0.2 - 0.4 之间，远低于普通污水 0.4 - 0.6 的水平。这意味着微生物可利用的有机营养物质相对较少，难以维持正常代谢活动，难以有效降解污水中的污染物，传统生物处理工艺难以发挥作用。

（4）含盐量较高

部分煤化工工艺，如煤制烯烃、煤制乙二醇等，由于原料特性或工艺要求，会使污水含盐量显著增加，可达数千毫克每升甚至更高。高盐环境对微生物生长产生渗透压胁迫，抑制微生物酶活性，导致生物处理效率急剧下降。而且，高盐还会加剧管道、设备的腐蚀与结垢，缩短设备使用寿命，增加运维成本。

2.相应工艺段的优化

（1）预处理工艺优化

*强化隔油除渣：采用高效的斜板隔油池或气浮隔油池替代传统平流隔油池，斜板隔油池利用倾斜板增加油滴上浮面积，提高油与水的分离速度；气浮隔油池通过向水中注入微小气泡，使油滴附着上浮。在隔油池中合理投加破乳剂，可有效破除乳化油，提高除油效率，降低后续处理负荷。例如，选用阳离子型破乳剂，针对煤化工污水中的乳化油，在适宜的 pH 值和温度下，能将除油率提高到 80% 以上。

*优化混凝沉淀：开展混凝剂筛选试验，结合煤化工污水水质特点，选用聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺等高效混凝剂，并确定最佳投加量和反应条件。采用智能加药系统，根据进水水质实时监测数据自动调整混凝剂投加量，确保混凝效果稳定。同时，引入水力旋流器等高效固液分离设备，提高沉淀分离效率，去除污水中的悬浮物、胶体及部分有机物，为后续生物处理创造良好条件。

（2）.生物处理工艺优化

*引入新型生物反应器：移动床生物膜反应器（MBBR）是一种有效的改进。它在反应器内投加悬浮填料，填料表面附着大量微生物，微生物量可比传统活性污泥法高出数倍。填料在水流推动下处于流化状态，使污水与生物膜充分接触，提高了处理效率。在处理煤化工污水时，MBBR 对 COD 的去除率可比传统活性污泥法提高 10% - 20%，对氨氮的去除率也能提升 15% 左右。

*膜生物反应器：膜生物反应器（MBR）将超滤膜或微滤膜与生物处理相结合，超滤膜能够截留微生物和大分子有机物，实现泥水分离，使得反应器内微生物浓度更高，处理效果更优。MBR 系统出水水质好，可直接满足部分回用要求，但需注意膜污染问题，通过定期反冲洗、优化曝气量等措施缓解。

*优化生物脱氮工艺：对于高氨氮煤化工污水，厌氧氨氧化工艺展现出独特优势。该工艺利用厌氧氨氧化细菌在厌氧条件下将氨氮和亚硝酸盐氮直接转化为氮气，无需外加有机碳源，降低运行成本。在实际应用中，需控制好反应器内的溶解氧、温度、pH 值等条件，如将溶解氧控制在 0.5mg/L 以下，温度维持在 30 - 35℃，pH 值在 7.5 - 8.0 之间，以保障厌氧氨氧化细菌的活性，实现氨氮高效去除。

对传统的 A/O（厌氧 / 好氧）、A?/O（厌氧 / 缺氧 / 好氧）工艺优化，合理调整回流比、污泥龄等参数。增加缺氧区容积，提高反硝化能力，将总氮去除率提升至 70% 以上。通过在线监测设备实时监控水质参数，根据反馈信息动态调整工艺参数，确保生物脱氮效果稳定。

*微生物强化技术：从煤化工污水或类似污染环境中筛选、富集、驯化出针对难降解有机物和高氨氮具有高效降解能力的微生物菌株，如能耐受高浓度酚类的假单胞菌属菌株、具有高效脱氮能力的硝化杆菌属菌株等。将这些菌株制成菌剂，按一定比例投加到生物处理系统中，增强系统对特定污染物的降解能力。同时，可添加生物激活剂，如维生素、微量元素等，刺激微生物生长，提高其活性和适应性，维持生物处理系统的稳定高效运行。

（3）深度处理工艺优化

*高级氧化技术组合：单一高级氧化技术往往存在局限性，将臭氧氧化与芬顿氧化结合，利用臭氧的强氧化性直接氧化部分有机物，同时产生的羟基自由基可进一步强化氧化效果；芬顿氧化中的亚铁离子和过氧化氢反应生成的羟基自由基也能高效降解难降解有机物。两者联用，可使污水 COD 去除率在单独使用时的基础上再提高 20% - 30%。再配合光催化氧化，利用光催化剂（如二氧化钛）在光照下产生的电子 - 空穴对形成更多羟基自由基，进一步降解残留有机物，降低污水色度，使出水水质满足更高标准要求。

*膜处理工艺优化：根据煤化工污水水质特点和回用目标，精准选择膜材料。如对于高盐、高硬度污水，选用抗污染、耐高盐的聚酰胺反渗透膜；对于含有机物较多的污水，优先考虑具有亲水性、抗污染能力强的超滤膜。优化膜运行参数，合理控制操作压力，避免过高压力导致膜破损或过快污染；通过优化膜通量，提高单位面积膜的处理效率，同时防止通量过大引发浓差极化现象。采用自动化的膜清洗系统，定期进行化学清洗和物理清洗，延长膜使用寿命，降低膜更换成本。

*吸附技术改进：研发新型吸附材料，如磁性活性炭，它结合活性炭的吸附优势和磁性材料便于分离回收的特点，提高吸附效率和再生便利性。优化吸附工艺条件，通过吸附等温线、吸附动力学等实验确定最佳吸附时间、吸附剂投加量和适宜的 pH 值。例如，在处理含重金属离子的煤化工污水时，调节 pH 值至特定范围，使重金属离子以更易吸附的形态存在，同时确保吸附剂投加量既能满足吸附需求又不过量造成浪费，从而高效去除污水中的微量有机物和重金属离子，提升深度处理效果。

三、总结

煤化工污水处理难点重重，但通过对预处理、生物处理、深度处理等各工艺段进行针对性优化，能够有效提升处理效果，实现污水达标排放与资源化回用。在实际应用中，应结合煤化工企业的具体生产工艺、污水水质水量特点，综合运用多种优化措施，构建高效、稳定的污水处理系统，推动煤化工产业可持续发展，满足日益严格的环保要求。未来，随着科技的不断进步，有望开发出更加先进、经济的处理技术与工艺，进一步攻克煤化工污水处理难题。

总之，煤化工污水处理是一项系统工程，需要从工艺、设备、运行管理等多方面协同发力，才能实现良好的环境效益与经济效益。各煤化工企业及相关科研机构应持续关注行业动态，积极探索创新，为煤化工污水处理水平的提升贡献力量。