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高效混凝沉淀技術在煤化工廢水處理中的應用

文檔作者：馬野驍1 白雅萍2 王剛2 莫超2 文檔來源： 1.新疆宣泰環保能源有限公司；2.新疆宣力環保能源股份有限公司		更新日期： 2026年05月30日	點擊數：
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上一篇：高效節能小型生物污水處理設備研發與應用

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技術應用與研究
煤化工廢水若得不到妥善的治理，將會對環境與人
類的生命健康構成嚴重威脅，同時也會造成水資源的浪
費。采用高效的混凝沉淀技術，可以有效改善廢水的出
水量，對煤化工污水的缺點進行控制。
一、高效混凝沉淀技術的主要特性
1.高效混合性
亞微觀擴散是污水處理反應中起關鍵作用的動力學
因子。亞微觀物質在傳質過程中存在著很大的阻力，此
時要通過微渦流的離心力作用來克服這種阻力，但為了
加快微物質的傳遞速率，使絮凝劑在水解時快速擴散，
同時保證膠體粒子在水中的分布也要盡量均勻，離心力
的比重要大，強度要高，這樣才能達到更好的絮凝效
果，而且還可以節約大量的藥劑。這種高效率的混合技
術，主要是利用高強度的微渦流，以確保物質充分、快
速的混合，這是其他靜態攪拌機所不能實現的效果。
2.高效絮凝性
絮凝是污水處理過程中最為關鍵的一個環節，其絮
凝效果直接影響到濾池出水的質量。傳統的絮凝處理方
法通常是將廢水在裝置內滯留20～30分鐘，但其絮凝效
果不理想，在水中仍存在大量的不完全絮凝顆粒。經過
近幾年研究人員的不斷探索，普通網格反應、折板式、
波形反應等裝置層出不窮，使絮凝效果得到了顯著提
高。這些裝置的目的是充分利用湍流中細小的渦流引起
的離心力慣性，使絮凝器中的微渦變得更大，從而提高
絮凝器中的微渦率，同時還可以在絮凝流道上添加更多
的小孔網狀或微型渦流，以提高粒子間的相撞次數。采
用弗羅德數相似準則，將多層柵格結構合理地組合起
來，使密實礬花的沉降特性得到很好的改善，在5～10分
鐘內即可實現絮凝作用。
3.高效沉淀性
常規污水治理技術中，涉及的設備和設施占用的空
間很大，如平流沉淀池、機械攪拌澄清池等，對污水的
處理效果較差，水質難以達到要求。盡管近幾年來，由
于采用了斜管、斜板沉淀池，沉淀效果有所改善，但在
高濁度或低溫低濁度的情況下，還是會影響沉淀效果，
造成淤積、水質惡化等現象。采用高效的低脈沖工程沉
降原理，突破了傳統的斜管、平板沉淀池的分層流動理
論。根據有關經驗，在污水中含有大顆粒的礬花粉沉淀
在斜管斜板上時，會和水發生相反的運動，在礬花粉的
后方形成一個小型的漩渦，在這個漩渦的作用下，水流
就會出現脈動。脈沖作用對大氧化鋁粒子的沉淀沒有影
響，而不能完全反應的小粒子則因脈動而不易沉淀，從
而影響出水的品質。為了有效地抑制水流的脈動，可采
用一種新型小間距斜板式沉淀裝置，該裝置水的流速可
達2.5～3.5mm/s，且無阻塞現象，可確保出水的質量。
二、煤化工廢水的類型
1.焦化廢水
焦化，指的是在與空氣隔離的情況下，將煤炭分解
成氣體、焦油，或者是粗苯和焦炭。焦化廢水的來源主
要是煤炭、焦炭、煤氣的純化和化學制品的回收、提
煉，而在這個過程中，會產生大量的廢水，這些廢水的
組成非常復雜。廢水中存在著許多難以生物降解的復雜
環狀化合物，如石油、吡啶、多環芳烴等。在焦炭廢水
中，大部分的苯酚和苯類物質都能在有氧作用下慢慢降
解，而聯苯、喹啉等有機物則難以生物降解，而雜環、
多環芳香族化合物則是極不穩定的，極易引起致癌性
和致病性，其毒性更是與日俱增。如何正確處理焦化廢
水，已成為煤化工行業污水治理的重點。
2.煤氣化廢水
煤的氣化是把原料放進氣化爐里，然后利用一定的
溫度、壓力和氣化劑來制造煤氣。煤氣化廢氣是氣化爐
產生煤氣時所產生的廢水，洗滌、冷凝和分餾是產生煤
高效混凝沉淀技術在煤化工廢水處理中的應用
馬野驍1　白雅萍2　王　剛2　莫　超2　　1.新疆宣泰環保能源有限公司；2.新疆宣力環保能源股份有限公司
【摘　要】我國是全球最大的煤炭生產和消費大國，使用煤炭作為燃料對環境造成了很大的污染，而隨著科學技術
的發展，采用混凝沉淀法處理煤化工廢水已經得到了越來越多的認可。高效混凝沉淀技術不同于常規的
處理工藝，其優點在于該技術在占地面積、上升流速、出水濁度、過濾時間等方面均有較大改善，具有
很大的優越性。基于此，分析了煤化工廢水處理的問題，重點闡述了高效混凝沉淀技術在煤化工廢水處
理中的應用，為環境的改善提供參考。
【關鍵詞】高效混凝沉淀技術；混凝沉淀技術；煤化工廢水
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.04.042
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技術應用與研究
氣化廢水的重要環節。煤氣化廢水是一種濃度高、污染
高、有毒、難以降解的有機污水，該廢水中的污染物濃
度很高，含有大量的酚類、油質、氨氮以及大量的化學
物質，很難將其完全降解
3.煤液化廢水
煤制油有兩種類型：直接液化和間接性液化。煤的
直接液化技術是將煤粉、溶劑、催化劑等混合在一起，
與氫氣一起進行裂解、加氫等反應，最后進入分離裝
置，其中大部分都是在氣體中循環的，也有少部分會被
排放出去。重油以溶劑的形式被回收，最后回到煤層，
而輕油和中等油被高效精制為汽油和柴油。另外，也存
在著液化殘余氣體的脫氣和發電。在煤的間接液化過程
中，煤與氧、蒸氣在高溫條件下發生反應，使之充分氣
化為合成氣，再經催化劑連續作用而高效地轉化為液態
合成燃料。
三、煤化工廢水處理存在的主要問題及發展方向
1.煤化工廢水處理存在的主要問題
由于煤化工廢水的水質十分復雜，含有大量難以降
解的有機物和氨氮成分，給污水的治理帶來了許多問
題。很多情況下，煤化工廢水的預處理都不是很好，含
有大量的酚類和氨氮，導致生物處理變得更加困難，而
且預處理過后的有機物含量非常高，對之后污水的處理
也會產生很大的影響。而且，由于污水的水質變化比較
大，生物處理的抗壓能力也比較弱，所以很多難以降解
的大分子有機物，都無法被生物處理掉。在深度處理
中，混凝沉淀法更為經濟，而吸附法因其吸附劑使用數
量較多，且需回收，成本較高。
2.煤化工廢水處理的發展方向
為了從多個方面改善煤化工廢水處理的效率，相關
人員對其進行了大量的試驗。當前，我國煤化工廢水的
治理技術研究的重點是：
（1）對預處理技術進行了改進
對分離技術進行改善，對苯酚、氨進行蒸餾，使油
分離改為更有效的氣浮分離，從而提高預處理的效果。
由于煤化工廢水中含有大量難降解的有機物質，所以對
其進行預處理具有十分重要的意義。通過對難降解的大
分子有機物進行預處理，既能提高其生化性能，又能減
少其生化毒性，減輕其進一步處理的負擔，因此可以降
低后續費用。由于其價格低廉，易于操作，因此水解酸
化是一種良好的預處理工藝。以賈銀川為例，采用MBR
技術對低濃度的煤化工廢水進行了處理。在水解酸化5h
后，廢水的BOD5/CODCr值由原來的0.11增加至0.31。污
水的可生化性能得到了顯著改善。通過二級水解法進行
酸化，使體系更加穩定。
（2）下游（或深度）的處理
下游（或深度）的處理依賴于經過生物工藝處理后
廢水的品質和排放標準，若預處理和生化處理的結果
好，則可以降低下游（或深層）處理的負擔甚至于忽略
下游的處理。下游（或深度）的工藝可從以下幾個方面
加以改善：發展高效絮凝沉淀技術；開發新型、低成
本、可再生的吸附劑；先進的氧化工藝應從實用上的可
行性出發，解決耗能大、運行不經濟等問題；膜技術的
應用需要加大對膜材料的開發、膜污染的治理，以減少
膜的使用費用。
（3）優勢菌的投加及新型反應器的研制
煤化工廢水中的組分十分復雜，合理添加最優菌種、
合理設計新型生物反應器兩大方法能有效地改善生物化學
工藝的效果。
四、高效混凝沉淀技術的具體應用
1.高效混凝沉淀技術的應用流程
污水處理站內要處理大量的污水，采用高效混凝沉
淀技術進行200t/h的工藝過程，其工藝過程主要是由聚
水泵將其引入到處理系統內的微螺旋攪拌裝置中，由其
進行初步的攪拌，再進入微渦折板絮凝池。在池子里加
入一定數量的混凝劑，通過混凝劑和絮凝器的共同作
用，完成絮凝，再進入復合斜板沉淀池，再進行沉淀，
待沉淀結束，就可以排出了。與常規污水處理工藝相
比，該工藝簡單、高效，是一種更加先進的處理工藝。
2.高效混凝沉淀技術工藝中的參數
第一，攪拌設備是DN300不銹鋼旋流式微型攪拌
機，其安裝長度為3000mm，與法蘭相連接，攪拌時間為
3S，流速為1m/s。壓力差不能大于0.5m。
第二，微渦折疊式絮凝器是一組，其設計水量
為200m3/h，絮凝池的大小為4.2m×2.43m，有效水深
3.33m，反應池的反應時間為11.2min。采用垂直布置的
高效旋風式絮凝器，采用垂直布局，中心入水，并在左
右對稱分布，水力等級分為3級，每級水平的水流速度為
0.12m/s，0.09m/s，0.06m/s。在湍流渦流和邊界層分離的
基礎上，利用邊界條件對紊流進行有效的控制，達到了
反應過程中的最佳控制條件。根據反應過程的不同，采
用不同的葉片，在水中形成不同規模的旋流，以滿足不
同的反應強度，獲得最佳的反應結果。污泥經DN50污水
管道自絮凝池排至污水池底部，各排水口均設有手動或
電動蝶閥，連接排泄管道，排出污水。
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技術應用與研究
第三，斜板式復合式沉淀槽，設計用水量約為
200m3/時，斜板采用乙—丙烯酸共聚物制成，清水區的
上升速度為2.6mm/s，沉淀池的平面大小為5.6m×4.2m。
污泥料斗深度600mm，設置有DN50的污泥排出管道，并
設置手動和電動蝶閥，將淤渣排放到污水收集池中。
五、高效混凝沉淀技術在煤化工廢水處理方面的應用
1.星型鰭型絮凝器
星型鰭型絮凝機具備絮凝效率高，絮凝效果好，節
能美觀，安裝方便，耐鹽等優點。這類絮凝器應用粒子
撞擊慣性和邊界層分離原理，使設備與絮凝池內的水流
保持一致，且葉片與水流垂直。在絮凝過程中，由于高
光譜漩渦的存在，使得顆粒間的碰撞效率得到了顯著的
提高，并且在絮凝器的末尾，生成了易沉淀且密度較大
的鋁粉顆粒。星型鰭型絮凝器提供了足夠的水動力學條
件，使粒子與藥物在水中的有效接觸。星型鰭型絮凝機
可以根據不同的絮凝條件、不同的水垢、水質等條件，
對水力流量、水壓等級進行調節，從而有效地控制水汽
旋渦的形成、分布頻率和密度，使絮凝效果達到理想的
水平。它能夠有效地控制絮凝過程，對普通污水的絮凝
沉淀有很好的效果，對一些成分較為復雜的污水中，也
能起到良好的絮凝沉淀作用。
2.連續流砂濾池沉淀
活性砂過濾是一種集攪拌，清洗和過濾于一體的高
效過濾工藝。它包括若干個過濾裝置。該設備無須停機
反沖洗，使用單一級濾料，不需要分級，不存在水力分
配不均、初濾液等問題；無需使用電動和氣動閥門進行
倒灌和關閉切換。該工藝在城市生活污水和工業廢水的
處理中得到了廣泛的應用。
活性砂濾池的技術優點如下：
第一，高效。不需要停機反沖洗，連續24小時不間
斷；操作成本低廉，不需要反沖泵風機清洗水箱和閥
門，節約了30%～40%的化學試劑。
第二，低投入。該工藝將濃縮、沉淀和過濾結合在
一起，極大地減少了生產過程和占用的空間，降低了投
入的費用。
第三，維修成本低廉。無任何旋轉零件，并且故障
率較低。
第四，入水水質要求較低。SS濃度較高的污水也無
需進行預處理。
第五，低壓差。壓差在0.5～1.0m之間，比其他濾池
低得多。
第六，出水水質較好。過濾材料完全清潔，保證出
水均勻、高效、穩定，水質不會出現周期性的波動，SS
值可達5mg/L。
第七，便于調整和擴充模塊式的設計使已有的水處
理系統可以方便地進行調整和擴充。
3.翻板濾池（反向）濾池工藝
翻板式過濾器的逆流排水閥，它的逆流排水閥板在
工作時能在0～90℃之間進行翻轉，因此被稱為翻板過濾
器。翻板式濾池由于其截污量大，過濾效果好，反沖洗
后濾料的清潔性能好，而且濾池結構簡單，費用較低，
所以在我國已逐步得到廣泛的應用。翻板閥的濾池是一
種封閉閥反沖洗系統，其清洗工藝可分為下列幾種：氣
體反沖洗、氣水組合反沖洗、水單獨反沖洗。不管是水
洗，還是氣洗，都不會向外面排出水，在反沖洗過程隔
幾十秒鐘才會向外排放水，所以，翻板閥的過濾器不會
有任何的濾料損失。反向濾池（上流濾池）是采用顛倒
的方式，讓水流由下往上流入，再從上方排出。當水流
流向上方時，顆粒狀過濾材料的粒徑從粗到細。這樣，
懸浮液在過濾層中的滲透深度增大，過濾層的納污量得
到明顯改善，過濾層壓差減小，大大改善了濾料的收容
能力，降低了濾料層水頭損耗，使其運行時間更長，更
趨近于理想的過濾狀態。
4.活性炭濾池工藝
活性炭過濾器通常采用底部錐形結構，原水由下向
上流動，在進入水中的同時反沖洗碳層，方便調整反沖
洗強度和沖洗時間。在設計活性炭濾清器時，要特別注
意其滯留時間，因為其密度較低，容易揮發，因此，應
盡可能地增加其表面負荷。由于活性炭過濾器的使用，
污水中的內分泌物質的處理要求越來越高，而且在吸附
量達到飽和后，將混合物排出可以進行再生，從而節省
了大量的活性炭吸收劑。
5.反硝化深床濾池
深度脫氮過濾是將一級B級污水處理廠改造成一級
A級的重要設備。反硝化深床濾池是一種先進的工業工
藝，它把反氮和過濾的生物作用有機地結合起來。反硝
化深度床濾池以石英砂為膜，以其特有的形態和大小，
對脫硝（NO3-N）和SS有很好地脫除結構。在過濾過程
中，由于微生物膜的作用，將硝態氮轉變成氮氣排放，
而懸浮物的持續滯留會使水頭損失增大，所以必須采用
反沖洗的方法將滯留的固體物質除去，最終實現了脫
氮、除磷、脫懸浮等多種作用并存。
反硝化深床膜濾池主要由以下幾個部分組成：
（1）濾池配氣系統，采用不銹鋼曝氣方、分支管
（下轉第243頁）
243
　綜述
合成標準不確定度uc(ω)=ω·Urel，c(ω)=2.826795%×
0.01836=0.05190%。
六、擴展不確定度
取包含因子k=2，則擴展不確定度U=ku c（ω）
=2×0.05190%=0.1038%。
七、結果報告
三氧化二鐵的分析結果為：
ω（Fe2O3）=（2.826795±0.1）%，k=2。
八、結論
通過比較不確定度分量可看出，用原子吸收分光光
度法測定三氧化二鐵時，影響三氧化二鐵含量測量不確
定度的主要來源是標準曲線擬合及標準溶液的配制，試
樣質量m及定容體積V對不確定度的影響可以忽略不計。
參考文獻：
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作者簡介：陳春華（1968—），男，漢族，廣東省韶關
人，大專學歷，助理工程師，研究方向：水泥、混凝
土、混凝土外加劑的檢驗；
曾靖惠（1998—），女，漢族，四川省蓬安縣人，大專
學歷，技術員，研究方向：化工分析；
李瑞林（1964—），男，漢族，湖南省宜章人，大專學
歷，助理工程師，研究方向：水泥檢驗。
道、高強度HDPE過濾磚（氣水分塊）構成。
（2）濾池的濾料及支架：采用均勻的硅砂作為濾
料，承載層采用粒徑大小不等的碎石。
（3）反沖過濾：氣水相結合。
（4）碳源的投加：由碳源貯存箱和全自動裝藥機構
成，采用旁通連接，可靈活地進行操作。
（5）自動控制，采用PLC進行控制，人機接口顯
示，并能與整個工廠的中央監控系統相連接。
（6）計量裝置，濾池進水流量計、硝酸在線分析
儀、液位開關等。
（7）氮氣吸收儀器，采用專利技術，可有效地消除
“氣阻”。
六、結束語
利用高效混凝沉淀技術法處理煤化工廢水具有效率
高、應用范圍廣、操作簡單、建設、運行和維護費用低
廉等特點。目前，該技術已廣泛用于中國的煤化工廢水
生產企業，并取得了較好的發展前景。
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（上接第126頁）

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