煤氣化是加氫工藝、煤化工以及煤液化等的基礎(chǔ)，是一種潔凈的利用煤炭的綜合技術(shù)，但是在其生產(chǎn)過程中也存在很大的污染性，特別是廢水污染對(duì)環(huán)境造成了較為嚴(yán)重的破壞。通常而言，煤化工項(xiàng)目耗水量巨大，并且在水資源匱乏的西部地區(qū)多是該項(xiàng)目的生產(chǎn)區(qū)，由此可見廢水處理技術(shù)的重要程度，其不僅可以對(duì)廢水進(jìn)行有效的再利用，同時(shí)也可以在很大程度上減少對(duì)環(huán)境的污染和破壞。

　　1、處理煤氣化廢水的方法以及相關(guān)技術(shù)

　　物化法與生化法是我國(guó)現(xiàn)階段在煤氣化費(fèi)水處理中主要采取的兩種方法。物化法去除污染物主要是利用化學(xué)氧化法或者物理方法，物化法的優(yōu)點(diǎn)是效率高、工藝簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是處理費(fèi)用與成本費(fèi)用相對(duì)偏高;生化法是以微生物自身的新陳代謝為基礎(chǔ)，使其可以充分有效的降解廢水中的有機(jī)物，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)去除污水，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是處理能力大、應(yīng)用廣泛、易操作以及效率高，缺點(diǎn)是對(duì)水質(zhì)有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)與要求，含酚量與pH值在很大程度上影響了處理效果。

　　1.1 生化法

　　1.1.1 A-A/O工藝

　　該工藝是由厭氧-缺氧-好氧組合而成的工藝，與傳統(tǒng)的活性污泥法存在一定的不同，即其可以有效提高負(fù)荷沖擊能力、耐毒物能力以及脫氮效率，另外在好氧池前設(shè)置的缺氧池，一方面實(shí)現(xiàn)了生物選擇器功能，可以在很大程度上改善污泥的沉降性能，另一方面其可以產(chǎn)生一定的堿度來彌補(bǔ)硝化過程中消耗的堿度。而且其利用的碳源都來自原水，使好氧池的有機(jī)負(fù)荷有所降低。

　　然而在高濃度氨氮廢水的處理過程中，該工藝也存在很大的限制性，主要體現(xiàn)在兩方面，一是該工藝的混合液回流與污泥回流系統(tǒng)需要分別設(shè)置，增加了工藝的設(shè)計(jì)難度，特別是混合液回流比往往能夠到達(dá)200%~400%，消耗動(dòng)力巨大;二是混合液回流與脫氮效率具有正相關(guān)關(guān)系，但是隨著回流量的不斷加大，越來越多的溶解氧就會(huì)進(jìn)入缺氧池，這反硝化的處理效果具有很大影響。

　　1.1.2 序批式活性污泥法(SBR工藝)

　　SBR,也叫序批式反應(yīng)器，該活性污泥新工藝是近年來開發(fā)的，其工作原理是對(duì)充水、曝氣、沉淀、排水、等進(jìn)行相對(duì)較為程序化的控制，進(jìn)而對(duì)廢水進(jìn)行一定的生化處理。在此過程中，相關(guān)操作和控制都是自動(dòng)化的，通過一定的實(shí)驗(yàn)即可以準(zhǔn)確的計(jì)算出運(yùn)行過程中不同階段的總水力控制以及停留時(shí)間。在反應(yīng)階段，生化反應(yīng)的性質(zhì)是由曝氣時(shí)間決定的，好氧反應(yīng)發(fā)生在完全曝氣狀態(tài)時(shí)，缺氧與厭氧環(huán)境發(fā)生在限量曝氣的條件中。

　　近年來，在煤氣化生產(chǎn)廢水的處理過程中，劉道偉等人應(yīng)用了SBR-好氧池-生物膜工藝技術(shù)，在系列操作與處理后能夠大大降低污染物指標(biāo)，處理后的水質(zhì)能夠達(dá)到?jīng)_渣回用的標(biāo)準(zhǔn);對(duì)德士古煤氣化廢水進(jìn)行處理時(shí)，部分學(xué)者應(yīng)用了優(yōu)化改良的SBR工藝，通過碟式射流曝氣技術(shù)的使用有效優(yōu)化了運(yùn)行過程中產(chǎn)生的硝化以及反硝化反應(yīng)。

　　1.2 物化法

　　1.2.1 萃取法

　　在煤氣化廢水中，其有著相當(dāng)大的物質(zhì)元素，如高濃度的酚類、脂肪酸、氨、粉塵以及其他的有機(jī)物等，因此這就在很大程度上決定了對(duì)其進(jìn)行生化處理是不可取的，生化法不僅不能對(duì)酚類元素進(jìn)行有效的降解，同時(shí)還會(huì)造成排放不達(dá)標(biāo)、資源浪費(fèi)等嚴(yán)重問題。所以在進(jìn)行生化處理之前，要對(duì)廢水中的氨、酚、氨基酸等進(jìn)行回收，現(xiàn)階段最常用的回收方法是萃取法。

　　其中，單塔加壓汽提脫氨脫酸技術(shù)是利用新型萃取劑除將廢水中的多元酚進(jìn)行去除，在將近五個(gè)月的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行后，該技術(shù)裝置實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行，能夠?qū)U水的pH值控制在6左右，氨氮含量控制在150mg以下，而這些都能夠優(yōu)化萃取效果，利于后續(xù)處理工作。

　　1.2.2 化學(xué)氧化法

　　該方法也多用于高濃度含酚煤氣化廢水的預(yù)處理，通過預(yù)氧化技術(shù)降解難降解有機(jī)物，并將其轉(zhuǎn)化為容易降解的中間產(chǎn)物。

　　在處理高濃度煤氣化廢水過程中，解慶范等人應(yīng)用了混凝-Fenton氧化-混凝聯(lián)合工藝，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)運(yùn)行后，得出結(jié)論：在聚合氯化鋁投加量為1g/L、30%雙氧水投加量10mI/L、酚/鐵的比為1/4的時(shí)候，COD與揮發(fā)酚分別能夠達(dá)到94%與96%的去除率;如果在氧化后進(jìn)行剩余活性污泥吸附處理，COD與揮發(fā)酚分別能夠達(dá)到97%和99%的去除率，小于10倍色度。

　　1.2.3 膜分離法

　　通過物化與生化對(duì)煤氣化廢水進(jìn)行處理后，提高了廢水的鹽含量，此時(shí)已經(jīng)不能滿足回用水要求，這就需要應(yīng)用膜分離處理。膜技術(shù)的截留粒徑范圍處于0.001-0.025μ之間，因此水中的大部分膠體、大顆粒物質(zhì)、BOD、COD、濁度以及細(xì)菌等都能得到有效去除，完全能夠達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)。另外可以利用超濾過濾以及RO脫鹽處理技術(shù)降低含鹽度。

　　在對(duì)煤氣化廢水進(jìn)行深度處理的過程中，馬孟等人應(yīng)用了反滲透以及浸沒式超濾的組合工藝，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)運(yùn)行得出了最佳工藝，具體如下：當(dāng)反滲透與浸沒式超濾通量分別為16.8L/(m2·h)和30.0L/(m2·h)時(shí)處于最佳狀態(tài)。即使是在進(jìn)水水質(zhì)較差以及水質(zhì)波動(dòng)較大的環(huán)境中，也能將脫鹽率控制在97%以上，氨氮與COD的去除率則控制在80%以上。

　　2、影響煤氣化廢水處理的限制因素

　　2.1 水質(zhì)的不確定性

　　選擇的氣化工藝與煤種直接決定了煤氣化廢水的水質(zhì)，因?yàn)椴煌簹饣?xiàng)目的選擇方案各有千秋，因此廢水水質(zhì)也不盡相同，這就造成了廢水水質(zhì)極大的不確定性，增加了廢水處理技術(shù)的選擇難度。另外，煤中的硫在氣化過程中會(huì)產(chǎn)出有機(jī)硫化物和無機(jī)硫化物，硫化氫是無機(jī)硫化物的主要構(gòu)成部分，無機(jī)物中大約占比90%，而CS2是有機(jī)硫化物的主要構(gòu)成元素，除此之外還有硫茂、硫氧化碳等，這些都是很難進(jìn)行生物氧化的，很難對(duì)其進(jìn)行降解，所以說，不同的含硫量在很大程度上也影響著處理效果。

　　2.2 污染物處理困難

　　廢水處理效率的主要限制性因素是煤氣化廢水中含有的各種各樣的污染物，它們具有高復(fù)雜性、高濃度甚至有毒性的屬性。比如常見的氨氮、COD、石油類、酚類等的濃度都十分高，極大的增加了物化與生化處理負(fù)荷的難度。

　　另外，廢水中不僅含有氧化合物，還存在多種含氮、含碳化合物，其中有相當(dāng)一部分化合物很難進(jìn)行生物降解，即使不會(huì)危害到微生物，但是在濃度到達(dá)一定高度時(shí)，有可能影響到微生物的生存發(fā)展，而我國(guó)對(duì)這方面的了解與認(rèn)知還不成熟。中科院生態(tài)環(huán)境研究中心有數(shù)據(jù)表明，在對(duì)這類廢水的檢測(cè)中，檢出173種有機(jī)物，有71種屬于含氧有機(jī)物，占比41%，其中有42種酚類占比24.3%;脂肪烴的占比是13.9%;含氮化合物的占比是27.2%。除此之外，檢出28種無機(jī)元素，主要有鈣、鉀、硫、砷等8種;檢出1種陰離子，主要由硫酸[10]、氯和氟構(gòu)成，污染物的復(fù)雜性也大大增加了處理難度。

　　3、結(jié)論

　　煤氣化廢水中含有大量的、多種多樣的污染物，如石油類、氨氮、酚類以及其他復(fù)雜的有機(jī)物，這些都大大增加了處理難度，給廢水的生化和物化處理帶來很大難度，而廢水水質(zhì)的不確定性又限制著廢水處理技術(shù)的選擇。每一種處理技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，如生化法處理能力大、應(yīng)用廣泛，但是具有嚴(yán)格的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)且達(dá)標(biāo)率較低;物化法處理效率高、工藝簡(jiǎn)單，但是高成本、污泥量較大且很難再生。這就要求結(jié)合實(shí)際情況，如廢水水質(zhì)、水量等，選擇最佳處理工藝，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放、經(jīng)濟(jì)高效的目標(biāo)。