陈磊
山西晋丰煤化工有限责任公司 山西省 048400
摘 要：本文在煤化工废水污染物的特征和处理方法上对废水处理工艺技术进行综述讨论，提出了废水零排放存在的主要问题和展望。
关键词：煤化工，废水处理方法，生物处理，零排放
1.脱酚技术
1.1脱酚技术进展
煤化工废水中存在着大量的酚，不仅有苯酚，更存在着结构更为复杂的多元酚。酚类是剧毒的化学物质，该类物质对生物有着非常严重的危害。当水中酚的浓度大于1０ｍg/L时，水生生物将无法存活。人体若吸收酚类物质，会引起神经系统中蛋白的凝固变性，最终会致使神经系统异常。
治理含酚废水是保护生态环境的重要任务，同时，废水中酚类还是非常重要的化工原料，苯酚可以合成染料、药物、炸药等，对苯二酚等其同系物可以做抗氧化剂、药物、合成纤维等等。煤化工中产生的含酚废水水量很大，含酚量高，且无法直接进行生化处理，因此在进行生化处理之前，先要进行酚氨回收预处理工作，使水质要求符合生化处理标准。
1.2废水脱酚处理方法
目前针对废水所主要使用的脱酚方法有化学方法、物理方法和生物方法三种，例如萃取、焚烧、吸附等物理方法，化学（光）氧化、紫外氧化、离子交换、化学沉淀等化学方法，生物滤池、活性淤泥等生物方法，针对不同的水质情况及操作环境选取适当的处理方法，也可多种方法结合使用。
目前处理煤化工废水所使用的生化处理工艺通常为活性淤泥法和生物过滤法，即好氧生物处理法。生化处理通常用于预处理后废水的再处理，其原理是通过人工方法来制造适合微生物生活的环境，并使用微生物氧化分解有机物的能力来处理水中的污染物。
3.除油技术
煤化工废水是一种污染物成分极其复杂、难降解物质较多的高浓度有机废水，含有油类、酚类、氰化物、硫化物等多种污染物。其中，油类污染物虽不属于我国优先控制的污染物质，但在煤化工废水处理中也属于难处理污染物，如处理不好，会影响后续处理单元的正常运行。
为进行煤化工废水有效处理，多采取粗粒化、隔油池、混凝沉淀与气浮法，重点对气浮法在煤化工废水除油中的应用进行分析。气浮法在煤化工废水除油中应用较为广泛，其除油效果较好。气浮工艺所设定的条件会直接关系着除油效果。常规气浮采取空气作为主要气源，然而在研究中发现，采取空气气浮法进行除油后，废水中所存在的有机物被氧化，形成难以降解的有机无物，出水其可生化性降低，影响后续生化处理。研究表明，采取空气气浮或氮气气浮，其油处理效果较好，其对油、总酚、COD 去除率分别为 58.25%、46.3%、41.23%。虽然空气气浮与氮气气浮其在处理煤化工废水生化处理时，其去除效果性能整体一致，然而应用空气气浮方法会降低废水可生化性，采取氮气气浮法则能够有效提高废水可生化性，降低水降解难度。
4.氨氮的处理
4.1活性污泥生物脱氮
活性污泥法是探索处理煤化工废水最早使用的一种方法，一般为三步活性污泥法。
第一步在好氧反应器中去除COD、酚类物质、硫氰酸等因此降低了剧毒物质对第二好氧反应器硝化细菌的抑制性，从而提高了硝化反应速率。
第二步在第二好氧池中，有机物被微生物降解，有机氮被氨化继而被硝化，完成硝化作用。
第三步在缺氧池，缺氧池的反硝化细菌充分利用了原水中的有机物，将亚硝酸盐转化为氮气，实现了氨的彻底转化。
4.2 A/O及A2 /O膜生物脱氮技术
A/O及A2 /O膜生物法在煤化工废水处理过程中，对有机物和氨氮有较好的去除效果，是煤化工废水处理应用领域中最为常用的生物脱氮技术。管凤伟等研究了A/O生物膜工艺处理煤制气废水的效能，该工艺对COD、BOD5和NH3-N的去除率分别达到92%、99%和93%。A/O工艺在处理煤化工废水中氨氮、酚类物质的实际工程中，往往表现出较为理想的性能。
A/O及A2/O膜生物工艺与活性污泥工艺相比，膜生物工艺具有较高的生物浓度，对有毒有害物质的耐受性强，为保持较高的硝化创造有利条件。但由于受到煤质变化以及煤化工工艺自身波动等因素的影响，A/O及A2 /O膜生物法也很难进一步降解煤化工废水中的难降解有机物，特别是含有多环的芳香烃类物质。因此，未来能否在预处理阶段增加难降解有机物的预处理工艺，通过预处理工艺有效破坏难降解有机物的分子结构，提高废水后续生化处理的可生化性是废水中氨氮有效去除的关键问题所在。
4.3同步硝化反硝化脱氮技术
为了克服传统活性污泥技术和A/O及A2/O膜生物技术的不足，研究者进一步开发了同步硝化反硝化脱氮技术，同步硝化反硝化脱氮技术在相同条件 下可以实现在单个反应器同步进行硝化与反硝化，与活性污泥技术、A/O及A2 /O膜生物技术相比，大大简化了加工单元，有效节约了建设成本，另外，基于同步硝化反硝化的各种膜生物反应器具有较高的水力负荷率，对冲击负荷具有较大的稳定性。
近年来，膜生物反应器（MBR）广泛应用于处理城市污水和工业废水 。陈谊等，研究表明MBR反应器中含有丰富的硝酸菌群和好氧反硝化菌，具有良好的脱氮性能。特别是MBR与A2 /O系统的集成可大大提高氨氮的去除效率，有科学家采用实验室规模的厌氧-缺氧-膜生物反应器（A2 /O-MBR）处理高负荷有毒焦化废水，运行500天以上，结果表明：当 A2 /O-MBR系统总水力停留时间为40h， 出水 COD、苯酚、NH3-N、TN 的去除率分别为 89.8%±1.2%、99.9%、99.5%±0.7%、71.5%±7.8%。MBR工艺与活性污泥工艺、A/O及A2 /O工艺相比，具有占地面积小、污泥产率低等特点，但MBR存在膜污染问题，需要物理化学法频繁清洗使其再生，从而增加维护和运行成本。
5.难降解有机物(COD)的处理
5.1传统物化处理技术
传统物化处理技术主要包括吸附法、絮凝法等传统物化处理方法。吸附法是利用多孔性吸附材料吸附难降解有机物降低产水COD从而净化废水，例如活性炭吸附法等；絮凝法是通过加入混凝剂使难降解有机物絮凝并沉淀使得固液分离从而降低COD。
5.2新型化学处理技术
1.Feton氧化
H2O2与 Fe2+形成的体系称为 Feton试剂，H2O2在Fe2+的催化作用下，产生OH-，2.80V的氧化电位使其具有很强的氧化能力，对生物难降解的废水尤为适用。Feton试剂与光、电、超声波等手段协同作用时可提高反应速率，这类方法称为类Feton试剂法。
2.臭氧氧化
臭氧是一种强氧化剂，因其高效性而被广泛应用在工业废水处理领域。但其性质不稳定，通常结合活性污泥法、活性炭吸附法、絮凝法、膜技术等方法进行应用研究。
3.电催化氧化
电催化氧化电催化氧化是高级氧化的一种形式，在其催化体系中形成-OH，与有机物发生反应，氧化反应无选择性，能和大部分有机物发生反应，且处理量大、降解速度快、无二次污染，因此，众多学者致力于此项研究。有学者采用电催化氧化-SBBR组合工艺对焦化废水中COD的去除效果进行研究，发现电催化氧化预处理+序批式生物膜反应器处理后的出水COD和氨氮超标。
5.3生物处理技术
煤化工废水处理方法中生物法是使用最多的方法，也是在目前应用最成熟的 COD脱除工艺，相应的文章和工程案例较多。生物处理方法主要包括A/O、A2/O、SBR、UASB等以及一些新兴的工艺技术，在废水处理方面生物处理技术一直发挥着经济、简便、环保等优点。兖矿国泰化工有限公司产生的甲醇废水采用SBR工艺处理，进水水质COD在800mg/L，氨氮200mg /L，在水处理过程中适时地补充磷源和碳源，调整碱度，生化处理后的出水水质 COD 37 mg /L，氨氮 3．3 mg/L，去除效果较好。