摘要: 介紹了煤化工廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，其治理難點(diǎn)體現(xiàn)在: 水質(zhì)復(fù)雜，難降解有機(jī)物濃度高并且毒性大。從煤化工廢水處理技術(shù)的物化處理、生化處理和深度處理方面闡述了目前國(guó)內(nèi)外煤化工廢水處理的工藝，并著重分析了A/O 法、SBR 法、生物膜法、物理吸附法、高級(jí)氧化法以及膜分離方法在工程運(yùn)用中所存在的問(wèn)題，展望了煤化工廢水處理技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向，表明了物化和生化處理技術(shù)的優(yōu)化組合是該類廢水處理的必然趨勢(shì)。指出了煤化工廢水處理關(guān)鍵技術(shù)為泡沫的消除，多元酚的降解，酚類物質(zhì)的毒性控制以及酚類物質(zhì)降解的微生物培養(yǎng)，為煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展中廢水處理提供了好的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞: 煤化工廢水; 泡沫; 多元酚; 毒性; 微生物特性

據(jù)調(diào)查，“十一五”期間國(guó)家批準(zhǔn)的十幾家煤化工項(xiàng)目廢水達(dá)到國(guó)家要求“零排放”的企業(yè)未見(jiàn)報(bào)道，煤化工廢水處理穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)標(biāo)的企業(yè)也是為數(shù)不多。主要原因在于煤化工發(fā)展年限不長(zhǎng)，煤化工廢水的水質(zhì)隨著氣化爐工藝不同和煤質(zhì)不同而變化，以及煤化工廢水中污染物降解機(jī)理研究的不夠深入，帶來(lái)了目前國(guó)內(nèi)的煤化工廢水處理工藝五花八門(mén)，生活污水處理工藝、常規(guī)工業(yè)廢水處理工藝都在煤化工廢水處理中應(yīng)用過(guò)。這就使得煤化工企業(yè)難以選擇廢水處理工藝，建成的煤化工廢水處理工程運(yùn)行效果不穩(wěn)定，存在難以達(dá)標(biāo)等現(xiàn)象。

目前，國(guó)內(nèi)為數(shù)較多的煤化工企業(yè)由于廢水處理工程運(yùn)行不穩(wěn)定，無(wú)法達(dá)到零排放和達(dá)標(biāo)排放，使得建成的煤化工企業(yè)正常生產(chǎn)無(wú)法運(yùn)行。因此，煤化工廢水的“零排放”問(wèn)題已經(jīng)成為制約煤化工產(chǎn)業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的難點(diǎn)。

“十二五”期間，我國(guó)將投資40 000 億元致力于煤化工企業(yè)的建設(shè)和發(fā)展，但是煤化工企業(yè)的廢水處理以及零排放將成為制約煤化工行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

1 煤化工廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者不斷提出新的方法和技術(shù)用于處理煤化工廢水，但各有利弊。

① 普通活性污泥工藝難以承受如此高濃度的難降解物質(zhì)，即使在短時(shí)間內(nèi)取得較高的COD 去除率，但出水中難降解有機(jī)物含量依然較高、脫氮效率很低[1]。

② A/O 工藝能夠較好地去除氨氮，但出水COD 濃度仍難以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)[2]。

③ SBR 工藝能夠較好地抗沖擊性負(fù)荷，但是抵抗酚毒性的耐受性較差，污泥容易流失[3]。

④ 生物膜法能夠較好地保持污泥量，但COD去除效率低，負(fù)荷低，難以處理大流量煤化工廢水[4]。

⑤ 物理吸附工藝雖能有效地降低出水COD，但存在吸附劑再生和二次污染等問(wèn)題[5]。

⑥ 高級(jí)氧化工藝能夠快速氧化分解難降解有機(jī)物并提高廢水可生化性，但實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行費(fèi)用過(guò)高，無(wú)法形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模[6]。

⑦ 膜分離技術(shù)能夠較好地將各種污染物從廢水中分離出來(lái)，使得出水水質(zhì)較好，但也存在嚴(yán)重的膜污染和使用壽命等問(wèn)題[7]。

生物+ 物化組合處理技術(shù)是煤化工廢水處理技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)煤化工廢水中難降解污染物或有機(jī)氮含量較高時(shí)，單純生物處理工藝將難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，采用物化處理工藝能夠減少?gòu)U水中難降解有機(jī)物的含量和改善廢水可生化性，減輕生物工藝的處理負(fù)荷，為廢水達(dá)標(biāo)排放或回用奠定良好的基礎(chǔ)條件[8]。

2 煤化工廢水處理關(guān)鍵技術(shù)解析

煤化工廢水處理關(guān)鍵技術(shù)的理論與應(yīng)用研究對(duì)維持新型煤化工行業(yè)健康運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)真正的廢水“零排放”具有十分重要的意義。國(guó)內(nèi)外對(duì)于煤化工廢水處理相關(guān)研究大多停留在試驗(yàn)研究階段，將煤化工廢水中的特征污染物降解的關(guān)鍵技術(shù)研究成果寥寥無(wú)幾。

2. 1 泡沫的消除

煤化工廢水中含有大量的帶有羥基的雜環(huán)類物質(zhì)、脂肪烴類物質(zhì)和表面活性劑物質(zhì)，這些物質(zhì)是目前煤化工廢水生物處理裝置泡沫產(chǎn)生的元兇，應(yīng)該在預(yù)處理段盡可能去除。但若采用常規(guī)隔油池和空氣氣浮工藝，空氣中的氧會(huì)使廢水色度加深，多元酚氧化轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物苯醌類物質(zhì)難以生化降解，增加了后續(xù)生物工藝處理的難度。根據(jù)煤化工廢水這一特點(diǎn)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研發(fā)的惰性氣體除油技術(shù)，不僅解決了煤化工廢水的除油問(wèn)題，而且避免了廢水的預(yù)氧化，減小了后續(xù)處理的泡沫問(wèn)題[9]。

2. 2 多元酚的降解途徑

煤化工廢水中的多元酚不能直接被微生物降解和使微生物增殖，只能通過(guò)厭氧共代謝而被轉(zhuǎn)化去除，采用簡(jiǎn)單有機(jī)分子共基質(zhì)強(qiáng)化多元酚的厭氧過(guò)程，不僅有效地控制了厭氧泡沫問(wèn)題，還可有效降低多元酚抑制微生物增殖的難題，顯著提高酚類的底物利用率。針對(duì)煤化工廢水這一特點(diǎn)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研發(fā)的多元酚厭氧( EC) 共代謝機(jī)理與應(yīng)用成果，可以顯著提高酚類物質(zhì)的生物降解性能。這一成果獲得了國(guó)際同行的認(rèn)可，獲得國(guó)際水質(zhì)協(xié)會(huì)( International water association，IWA) 2012 年度東亞地區(qū)工程創(chuàng)新獎(jiǎng)[10]。

2. 3 酚類物質(zhì)的毒性控制

酚類物質(zhì)對(duì)于微生物具有一定的毒性，高濃度的酚類物質(zhì)可以殺菌和抑制微生物的增殖，目前運(yùn)行的煤化工廢水處理裝置內(nèi)微生物增殖緩慢，酚類物質(zhì)殺菌是典型特征。為降低煤化工廢水酚類物質(zhì)的殺菌特征，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研發(fā)的生物增濃( BE)機(jī)理與應(yīng)用成果，通過(guò)控制特定的水力條件、高生物添加劑、高污泥濃度、高污泥齡等參數(shù)，在最佳回流比和低氧狀態(tài)下，酚類物質(zhì)的毒性得到有效降低。低氧狀態(tài)具有水解酸化作用，對(duì)難降解的COD 有較好的適應(yīng)性; 低溶氧又創(chuàng)造了同步硝化反硝化脫氮的條件，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了脫氮過(guò)程; 低溶氧曝氣有效避免了泡沫的產(chǎn)生; 生物增濃( BE) 工藝對(duì)含酚廢水處理效果十分顯著[11]。

2. 4 酚類物質(zhì)降解的微生物培養(yǎng)

煤化工廢水含有大量難降解有機(jī)物，對(duì)于生物處理中的微生物篩選是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，自然界的微生物很難適應(yīng)煤化工廢水中的特征污染物。因此篩選適應(yīng)煤化工廢水的優(yōu)選微生物是研究機(jī)構(gòu)的難點(diǎn)，通過(guò)對(duì)中煤龍化哈爾濱氣化廠污水處理工藝中的菌種進(jìn)行復(fù)合培養(yǎng)和保藏，進(jìn)行微生物種群分析和16Sr RNA 基因序列測(cè)定，提交美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心( National Center for Biotechnology Information)Genbank 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行BLAST 生物核酸數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比。證明該微生物菌劑降解酚類物質(zhì)的有效性，并能增強(qiáng)廢水處理裝置的抗沖擊性[12]。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前煤化工項(xiàng)目普遍缺乏水資源和水環(huán)境條件支撐的現(xiàn)狀，依托已有示范工程的典型案例，提出了煤化工廢水處理關(guān)鍵問(wèn)題解析，并對(duì)將來(lái)的研究熱點(diǎn)和關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了展望。為了響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”及“低碳經(jīng)濟(jì)”，建議企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，在理論研究與實(shí)際工程應(yīng)用實(shí)現(xiàn)煤化工廢水零排放技術(shù)的成功銜接，為煤化工行業(yè)真正成為資源節(jié)約型、環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)，對(duì)緩解水資源危機(jī)和促進(jìn)水資源良性發(fā)展有重要的現(xiàn)實(shí)意義。