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高效污水處理技術(shù)在煤化工企業(yè)中的應(yīng)用與實踐

文檔作者：郭宏亮文檔來源：中國石化長城能源化工（貴州）有限公司		更新日期： 2026年05月30日	點擊數(shù)：
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上一篇：高效厭氧脫氮工藝降解乙二醇廢水

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技術(shù)應(yīng)用與研究
引言
煤化工產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)重要地位，但煤化工
企業(yè)污水問題卻成為制約其可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。煤
化工生產(chǎn)流程復(fù)雜，產(chǎn)生的污水成分復(fù)雜、污染物濃度
高且危害大，處理難度遠超普通工業(yè)污水。污水中的高
濃度污染物不僅增加處理成本與難度，還會影響后續(xù)處
理工藝及設(shè)備運行。因此，研究高效污水處理技術(shù)在煤
化工企業(yè)的應(yīng)用，對解決煤化工污水問題、推動行業(yè)綠
色發(fā)展具有重要意義。
一、煤化工企業(yè)的污水問題分析
煤化工企業(yè)污水問題復(fù)雜又多樣，因煤化工生產(chǎn)涵
蓋汽化、液化、焦化等多個工藝流程，致使所產(chǎn)生污水
成分復(fù)雜，含有多種污染物，這些物質(zhì)危害屬性與處理
指標各異，給污水處理工作帶來極大的技術(shù)難題。
相較于普通工業(yè)污水，煤化工污水污染物濃度極
高，普通污水氨氮含量可能僅幾十毫克每升，而煤化工
污水氨氮含量卻高達數(shù)千毫克每升，這無疑大幅增加了
污水處理成本與難度。不僅如此，煤化工污水含有大量
懸浮物和膠體物質(zhì)，色度和濁度較高，這不僅嚴重影響
污水外觀，還會對后續(xù)處理工藝產(chǎn)生不利影響，比如，
懸浮物過多會導(dǎo)致管道堵塞，進而導(dǎo)致設(shè)備在運行過程
中出現(xiàn)故障。最后，部分煤化工污水中的有機物難以降
解，可生化性較差，需采用大量化學(xué)防控策略，這可能
引發(fā)二次污染，因而如何高效降解其中有機物，成為當
前煤化工污水處理的關(guān)鍵議題。
二、高效污水處理技術(shù)在煤化工企業(yè)中的應(yīng)用
1.加強預(yù)處理優(yōu)化，強化污染物分級削弱
通過上述分析可以看出，在煤化工企業(yè)污水處理工
作中，由于污水濃度較大，若直接進行精細化處理，不
僅會消耗較多成本，還會對高精度污水處理設(shè)備造成破
壞。因此，相關(guān)單位需優(yōu)先對污水進行預(yù)處理，采取污
染物分解削弱策略，以減輕后續(xù)處理負擔(dān)，提高處理效
率。在此期間，煤化工企業(yè)應(yīng)依據(jù)煤化工生產(chǎn)工藝流程
產(chǎn)生的廢水特性，將其分為高濃度有機廢水、含硫廢
水、含鹽廢水等不同級別，并合理測定不同廢水的毒性
和濃度范圍，進而采取不同處理工藝和方法。為實現(xiàn)這
一管控目標，相關(guān)單位需同步建立廢水水質(zhì)在線檢測系
統(tǒng)，借助傳感器與物聯(lián)網(wǎng)分析，掌握污染物濃度變化規(guī)
律，構(gòu)建水質(zhì)預(yù)測模型，為后續(xù)分級處理提供重要參照
依據(jù)。
基于上述功能模塊，相關(guān)單位需構(gòu)建分級預(yù)處理技
術(shù)體系。針對高濃度有機廢水處理，相關(guān)單位可優(yōu)先采
用萃取脫酚等方式，利用萃取劑回收酚類物質(zhì)，初步降
低廢水毒性，提高后續(xù)可生化性；之后再通過空氣吹脫
或蒸汽汽提去除廢水中的氨氮，減輕后續(xù)生物處理負
荷。針對難以降解的有機物，相關(guān)單位可在廢水處理過
程中采用Fenton氧化、臭氧氧化等預(yù)處理手段，提高廢水
的可處理性。針對含硫廢水的預(yù)處理，相關(guān)單位可充分利
用濕式氧化法，依托高溫高壓將硫化物氧化為硫酸鹽，實
現(xiàn)脫硫處理。若條件允許，還可引進生物處理法，利用硫
桿菌等微生物將硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，降低廢水中的硫含
量。總之，相關(guān)單位需采用以上處理方法，做好廢水初步
處理，為后續(xù)精細化處理奠定堅實基礎(chǔ)。
例如，某煤化工企業(yè)污水處理廠承擔(dān)著日均處理2.5
萬噸生產(chǎn)廢水的任務(wù)其廢水因包含酚類化合物、氨氮及
多環(huán)芳烴等復(fù)雜污染物，直接進入生化系統(tǒng)時曾多次導(dǎo)
致活性污泥中毒，因此，該企業(yè)以分級預(yù)處理為核心構(gòu)
建處理體系。首先，在總進水口安裝12組水質(zhì)在線檢測
儀，通過pH值傳感器、COD傳感器與物聯(lián)網(wǎng)平臺實時聯(lián)
動，每5分鐘采集一次數(shù)據(jù)并生成濃度波動曲線。其次，
2024年，通過該系統(tǒng)捕捉到3次突發(fā)高酚沖擊（酚濃度瞬
時超過800mg/L），為分級調(diào)度提供了精準依據(jù)。
高效污水處理技術(shù)在煤化工企業(yè)中的應(yīng)用與實踐
郭宏亮　　中國石化長城能源化工（貴州）有限公司
【摘　要】本文聚焦煤化工企業(yè)污水問題，指出其污水成分復(fù)雜、污染物濃度高、含大量懸浮物和膠體物質(zhì)、有機
物難降解等難題。闡述高效污水處理技術(shù)在煤化工企業(yè)的應(yīng)用，包括加強預(yù)處理優(yōu)化、生物化處理升
級、臭氧催化氧化、活性炭吸附與再生、全流程在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)等方面，通過具體案例說明各項技術(shù)的應(yīng)
用及效果，為煤化工企業(yè)污水處理提供有效參考。
【關(guān)鍵詞】高效污水；處理技術(shù)；煤化工企業(yè)；應(yīng)用
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2025.12.038
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技術(shù)應(yīng)用與研究
針 對 占 比 4 0 % 的 高 濃 度 有 機 廢 水 （ 酚 濃 度
500～1200mg/L，氨氮300～800mg/L），處理系統(tǒng)首先
啟用三級萃取塔串聯(lián)工藝：以N-503作為萃取劑，通過
油水兩相逆向接觸，單次萃取即可回收75%以上的揮發(fā)
酚，2024年1～3月累計回收粗酚320噸，不僅降低了廢水
毒性（生物抑制率從60%降至25%），更通過副產(chǎn)品銷
售創(chuàng)造了額外收益；萃取后的廢水進入吹脫工段，6座
高15m的吹脫塔通過控制pH值至11.5、氣水比800∶1，
將氨氮從650mg/L穩(wěn)定降至250mg/L以下，為后續(xù)A/O工
藝減輕了近60%的脫氮負荷；對于剩余的難降解有機物
（如萘系化合物濃度約150mg/L），處理系統(tǒng)在反應(yīng)池
投加硫酸亞鐵與雙氧水（FeSO4∶H2O2＝1∶3），通過
Fenton試劑產(chǎn)生的羥基自由基破壞分子結(jié)構(gòu)，使B/C比從
0.22提升至0.48，顯著改善了可生化性。
2.生物化處理升級，高效菌群與工藝創(chuàng)新
煤化工廢水有機物濃度高，傳統(tǒng)生化處理難以達到
排放要求。因此，相關(guān)單位需構(gòu)建高效菌群體系，提升
生化處理水平。在此過程中，相關(guān)單位需對目標菌群進
行定向馴化與篩選，鑒于煤化工廢水毒性大，酚類、氰
化物含量過高，可嘗試從極端環(huán)境中分離出具有降解能
力的菌群，如銅綠假單胞菌、紅球菌屬等，然后逐步提
高廢水污染物濃度，馴化菌群適應(yīng)高濃度環(huán)境，提升其
耐受性和降解效率，這有助于相關(guān)單位更高效地利用生
化處理法，減少后續(xù)化學(xué)藥劑的使用。此外，處理廠可
與科研機構(gòu)緊密合作，共同研發(fā)新的菌群，可應(yīng)用功能
基因?qū)氩呗裕Y(jié)合基因編輯技術(shù)，將高效降解基因?qū)?
入宿主菌群，增強對特定污染物的降解能力。但需保障
菌群穩(wěn)定性，相關(guān)單位需將菌群固定在活性炭、生物陶
粒等載體上，防止菌體流失，提高系統(tǒng)抗沖擊能力。同
時，在這一環(huán)節(jié)還需加強生態(tài)位調(diào)控，包括調(diào)節(jié)pH值、
控制C∶N∶P比例等，維持菌群生態(tài)平衡，防止優(yōu)勢菌
種過度繁殖。所以，在煤化工廢水處理過程中，相關(guān)單
位可采用高效菌群馴化策略，剖析剝離出有效菌群，處
理難以降解的有機物，減少后續(xù)化學(xué)藥劑使用量。
例如，某煤化工廢水處理廠在面對日均1.8萬噸、
COD濃度達3500mg/L且含有酚類（200mg/L）、氰化物
（50mg/L）的生化出水時，傳統(tǒng)活性污泥法難以滿足
（GB 20426-2006）《煤炭工業(yè)污染物排放標準》中
COD≤500mg/L的要求，因此啟動了以高效菌群馴化與
工藝創(chuàng)新為核心的生化升級工程：首先組建由企業(yè)技術(shù)
人員與高校團隊構(gòu)成的聯(lián)合攻關(guān)組，從該廠厭氧池底
部污泥中分離出對酚類耐受性強的銅綠假單胞菌（初始
接種濃度1.2×108CFU/mL）和能降解氰化物的紅球菌屬
（8×107CFU/mL），通過在實驗室模擬廢水環(huán)境，以每
周遞增10%酚濃度（從100mg/L升至500mg/L）、5%氰化
物濃度（從10mg/L升至60mg/L）的方式進行連續(xù)3個月
馴化，使混合菌群在高負荷下的酚類降解速率提升40%
（從8mg/(L·h)增至11.2mg/(L·h)），氰化物去除率穩(wěn)定
在95%以上。
3.臭氧催化氧化
針對部分頑固物質(zhì)，為在處理過程中實現(xiàn)有效管
控，相關(guān)單位需利用強氧化劑加強氧化處理，破壞有機
物化學(xué)結(jié)構(gòu)。具體而言，煤化工廢水中含有高濃度有機
物，傳統(tǒng)生化處理難以達標，此時可使用臭氧，在催化
劑作用下生成強氧化性自由基，分解難以降解的有機
物，提高廢水可生化性，為后續(xù)處理創(chuàng)造條件。在此過
程中，相關(guān)單位可采用臭氧直接氧化，通過臭氧分子親
電或親核反應(yīng)，直接攻擊有機物的不飽和鍵，實現(xiàn)部分
降解。但這種方法存在一定局限性，對多環(huán)芳烴的降解
效率相對較低，因此，可采用催化氧化強化機制，結(jié)合
二氧化錳、三氧化二鐵，促進臭氧分解，生成高活性自
由基，無選擇性地攻擊有機物，實現(xiàn)深度氧化。不過，
在實踐應(yīng)用前，工程師需進行工藝定位和流程設(shè)計，根
據(jù)前期預(yù)處理效果，在后續(xù)深度處理階段利用臭氧加強
氧化處理。在氧化劑選擇方面，可使用金屬氧化物催化
劑，提高催化活性。但在實踐管控過程中，工程師還需
控制藥劑投加量，嚴格把控反應(yīng)條件，避免過度氧化帶
來設(shè)備腐蝕風(fēng)險。
例如，某煤化工廢水處理廠在完成預(yù)處理與生化處
理后，面對仍含有多環(huán)芳烴（萘20mg/L、蒽15mg/L）、
喹啉（30mg/L）且COD為450mg/L的二級出水，傳統(tǒng)工
藝已難以滿足（DB 41/2087-2021）《河南省黃河流域
水污染物排放標準》中COD≤60mg/L的要求，因此，在
深度處理階段，需要引入臭氧催化氧化工藝作為核心單
元。該廠選用了5套QCY-100型臭氧發(fā)生器（單套臭氧
產(chǎn)量為100kg/h），以液氧為氣源，在DN1200的催化氧
化反應(yīng)器內(nèi)填充粒徑4～6mm的二氧化錳-三氧化二鐵復(fù)
合催化劑（填充率35%，比表面積≥200m2/g），通過空
壓機將臭氧以30L/min的流量通入反應(yīng)器，控制反應(yīng)溫度
30℃±5℃、pH值7.5～8.5、水力停留時間60分鐘，使臭
氧在催化劑表面分解產(chǎn)生羥基自由基（·OH），無選擇
性攻擊有機物分子中的C-C鍵、C-H鍵。
4.活性炭吸附與再生
活性炭吸附技術(shù)憑借其高比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)，可
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技術(shù)應(yīng)用與研究
去除廢水中難以降解的有機物和色度，吸附飽和后需再
生以恢復(fù)活性。在實踐環(huán)節(jié)，工作人員需選取合適參數(shù)
指標，一般煤質(zhì)活性炭比表面積可達800～1500m2/g，理
論吸附容量較高，優(yōu)先吸附疏水性、非極性有機物，對
極性物質(zhì)吸附較弱。在實踐應(yīng)用過程中，工作人員需控
制吸附條件，確保每次吸附時間大于30分鐘，達到吸附
平衡。在吸附環(huán)節(jié)，工作人員還需將環(huán)境pH值調(diào)控在
合適區(qū)間，一般可在酸性條件下（pH＝3～5）增強化學(xué)
吸附效果，避免設(shè)備腐蝕。此外，溫度升高會增加吸附
量，可將溫度設(shè)定在20～30℃，滿足高效吸附需求。
例如，某煤化工廢水處理廠在完成臭氧催化氧化
處理后，面對仍含有微量多環(huán)芳烴（0.3mg/L）、喹啉
（3mg/L）且色度達50倍的出水，為滿足（GB 3838-
2002）《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中集中式生活飲用水地
表水源地標準，在深度處理末端部署活性炭吸附工藝。
該廠選用ZJ-15型煤質(zhì)顆粒活性炭（比表面積為
1200m2/g，平均孔徑18Å），在3座直徑4m、高8m的吸附
塔內(nèi)以1.2m/s的線速度填充，單塔活性炭裝填量50t，設(shè)
計吸附停留時間40min，通過PLC系統(tǒng)控制進水pH值為
4.5（投加稀硫酸調(diào)節(jié)）、水溫25℃±2℃，使活性炭對
疏水性有機物的吸附效率提升30%。
在吸附運行階段系統(tǒng)采用“串聯(lián)吸附＋間歇反洗”
模式：前兩座吸附塔串聯(lián)運行（第一塔優(yōu)先吸附大分子
有機物，第二塔深度去除小分子污染物），第三座塔備
用，當在線TOC檢測儀顯示出水TOC超過5mg/L時，備
用塔切入流程替換飽和塔；2024年監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，該工
藝對多環(huán)芳烴的平均去除率達95%以上，喹啉濃度降至
0.1mg/L以下，色度去除率穩(wěn)定在80%，出水水質(zhì)完全滿
足回用水標準（COD≤30mg/L，TOC≤5mg/L）。為防止
酸性條件對設(shè)備造成腐蝕，吸附塔主體采用玻璃鋼內(nèi)襯
橡膠材質(zhì)，管道連接處使用聚四氟乙烯墊片，運行三年
未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。
5.全流程在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)
高效污水處理技術(shù)在煤化工企業(yè)中的應(yīng)用涉及諸多
內(nèi)容。煤化工廢水處理面臨污染物濃度高、毒性大、水
質(zhì)波動劇烈等挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)人工取樣存在滯后性，難以滿
足精細化調(diào)控需求。而通過全流程在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，借助
互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和智能分析，可實現(xiàn)從進水到出水的全
流程實時監(jiān)控，為高效污水處理提供數(shù)據(jù)支撐。在實踐
環(huán)節(jié)，相關(guān)單位可在關(guān)鍵節(jié)點部署傳感器，比如，在進
水端部署監(jiān)測COD、氨氮、總磷、pH值、流量等各項
指標的傳感器。首先，在生化處理階段，重點監(jiān)測溶解
氧、氧化還原電位、污泥濃度、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮等物
質(zhì)含量；其次，在深度處理階段，重點依托傳感器監(jiān)測
污水色度、濁度、總有機碳和重金屬含量；最后，在出
水端重點監(jiān)測COD、氨氮、總氮、總磷、pH值、懸浮物
含量。可在多個領(lǐng)域、多個環(huán)節(jié)部署多個監(jiān)測點，實現(xiàn)
全方位信息采集。整個傳感器體系的核心設(shè)備是水質(zhì)傳
感器，此外，還可借助可見光光譜儀、熒光光譜儀、電
化學(xué)傳感器檢測水質(zhì)中的各元素含量，同時，結(jié)合流量
監(jiān)測器、有毒物質(zhì)監(jiān)測儀作為補充，使監(jiān)測數(shù)據(jù)信息更
全面完整。之后，基于人工智能系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進
行分析、歸類、整理，生成監(jiān)測圖譜，反映當前監(jiān)測工
作開展情況。
例如，在上述工廠中，傳統(tǒng)人工每2小時取樣的監(jiān)測
方式常導(dǎo)致工藝調(diào)整滯后1～2小時，曾因未能及時應(yīng)對
高濃度沖擊造成3次生化系統(tǒng)崩潰，因此，斥資2000萬元
構(gòu)建全流程在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)以200余個傳感器為
“神經(jīng)末梢”，以物聯(lián)網(wǎng)平臺為“大腦中樞”，實現(xiàn)從
進水閘門到總排口的26個關(guān)鍵節(jié)點實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)采集
頻率達每分鐘1次，為精準調(diào)控提供了毫秒級響應(yīng)支撐。
在進水端該廠部署10組多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀（型號：
WTWMulti3630），每組集成COD、氨氮、pH值、電導(dǎo)
率傳感器各1臺，每5分鐘同步上傳數(shù)據(jù)至中央控制室，
2024年6月通過該系統(tǒng)捕捉到3次凌晨2:00-4:00的酚類
濃度突增（從300mg/L驟升至1200mg/L），系統(tǒng)立即聯(lián)
動預(yù)處理單元將萃取劑投加量提升20%，避免了后續(xù)
生化池污泥中毒；生化處理階段在8座曝氣池內(nèi)安裝溶
解氧（DO）傳感器（精度±0.1mg/L）、氧化還原電位
（ORP）傳感器（分辨率±5mV）、污泥濃度（MLSS）
儀（量程0～10g/L），當1#曝氣池DO值從2.0mg/L驟降至
1.2mg/L且ORP同步下降30mV時，系統(tǒng)自動將曝氣風(fēng)機頻
率從30Hz提升至40Hz，15min內(nèi)恢復(fù)溶解氧至2.5mg/L，
較人工干預(yù)效率提升3倍；深度處理階段在臭氧催化氧化
反應(yīng)器進出口設(shè)置TOC在線監(jiān)測儀（誤差±2%）、紫外
可見光譜儀（掃描范圍200～800nm），實時追蹤多環(huán)芳
烴、喹啉等特征污染物的降解曲線，當檢測到出水TOC
連續(xù)30min上升0.5mg/L時，PLC系統(tǒng)自動調(diào)整臭氧投加量
從120mg/L增至150mg/L，確保深度處理單元穩(wěn)定運行。
三、結(jié)束語
總體來說，經(jīng)過對煤化工企業(yè)污水問題及高效污水
處理技術(shù)的深入研究，我們認識到針對煤化工污水成分
復(fù)雜、污染物濃度高等特性，采取一系列高效處理技術(shù)
至關(guān)重要。加強預(yù)處理優(yōu)化可以減輕后續(xù)處理的工作
（下轉(zhuǎn)第247頁）
247
　綜述
[2]張進.化工儀表在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用與優(yōu)化[J].天
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[5]竇凱.精細化工自動化儀表選型研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)
與裝備，2024，60(3):205-207.
作者簡介：胡松松（1997—），男，漢族，山東臨邑
人，本科，助理工程師，研究方向：化工儀表。
（上接第15頁）
（上接第114頁）
量，生物化處理升級能提升生化處理水平，臭氧催化氧
化可深度降解頑固物質(zhì)，活性炭吸附與再生可去除難降
解有機物和色度，全流程在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)為處理提供數(shù)據(jù)
支撐。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用，為煤化工企業(yè)污水處理提
供了有效解決方案，有助于推動煤化工行業(yè)實現(xiàn)綠色、
可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻：
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作者簡介：郭宏亮（1984—），男，漢族，遼寧朝陽
人，本科，中級工程師，研究方向：給水排水工程。
故處置能力，確保危險化學(xué)品儲存和運輸?shù)陌踩?
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作者簡介：李超（1971—），男，漢族，浙江余姚人，
本科，注冊安全工程師，研究方向：企業(yè)日常安全管
理、隱患排查及整改、各類安全檢查等。
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供了有效途徑，充分利用每個方位的地震屬性信息，與
常規(guī)全疊加地震資料相比，可以消除各向異性帶來的干
擾，充分突顯儲層本身的巖性及物性引起的地震響應(yīng)特
征，為后續(xù)儲層預(yù)測提供最優(yōu)方位角和炮檢距參數(shù)的高
質(zhì)量疊加地震數(shù)據(jù)。 第二，沉積相是優(yōu)質(zhì)儲層的控制因
素，扇三角洲前緣亞相是優(yōu)質(zhì)儲集層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，
波浪和湖流作用是灘壩砂儲層的主要成因機制。第三，
利用動態(tài)分析和疊加處理的OVT域資料，提高了疊前儲
集層預(yù)測的精度，該技術(shù)在灘壩砂巖儲層提供了有效技
術(shù)支撐。
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作者簡介：沈冰玥（1993—），女，漢族，山東淄博
人，本科，助理研究員，研究方向：勘探綜合研究。

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