煤化工廢水中含有大量的高濃度難生物降解的有機污染物，其水質可生化性差，處理難度極大國家對煤化工項目的廢水排放標準高，要求廢水回用率在95%以上，并最終達到“零排放”目標。因此提高煤化工廢水中的污染物處理效果成為了我國目前煤化工廢水領域的重中之重。將煤化工廢水進行深度處理并回收利用能夠同時滿足煤化工廢水零排放的國家要求同時降低煤化工行業的水資源利用量，促進煤化工行業的綠色發展。煤化工廢水的深度處理技術包括高級氧化法、混凝沉淀法、吸附法、生化法和膜處理法等，其中膜處理技術不僅可以去除水中的有機物，還可以去除水中的硬度和鹽分，因此最具有發展潛力。
1、焦化廢水深度處理中膜技術的應用
焦化廢水主要來自于焦爐煤氣初冷和焦化生產過程中的蒸汽冷凝廢水及生產用水，是一種非常典型的工業有機廢水，其水質成分復雜，污染物含量高，不僅包括大量的酚類、聯苯等難降解有機污染物，還含有氰、氟、氯代苯等有毒有害的毒性物質，極大影響生化處理效果，處理難度較大。目前焦化廢水的處理一般采用三級水處理的方式，即先進行預處理回收部分污染物，再進行生化處理對污染物進行初步消解，最后進行深度處理和回收利用。膜處理技術由于其出水水質高、操作方便、占地面積小、能耗低的特點，主要應用于焦化廢水深度處理。
常用的膜分離技術包括微濾、超濾、納濾和反滲透法等，基于目前國內的技術水平，常用于處理焦化廢水的技術主要分為兩類，一類僅利用膜分離技術對焦化廢水進行深度處理，即全膜法深度處理反滲透廢水；另一類是將膜分離技術和其他深度處理技術結合使用的組合分離技術深度處理。
1.1 全膜法深度處理
砂濾產水經過自清洗過濾器進入超濾設備去除膠體等污染物，在超濾產水的同時投加還原劑、阻垢劑、非氧化性殺菌劑，經過泵增壓進入納濾系統去除硬度、二價鹽離子等污染物，最后進入反滲透系統進一步去除離子等污染物，反滲透產水進入回用水池待用。
“超濾+納濾+反滲透”法適合用COD、硬度、含鹽量比較高的生化處理出水的深度處理。在整個流程中，超濾能夠去除膠體等較大顆粒的污染物，納濾在去除水中的二價鹽和硬度方面有較大的優勢，經過兩次膜分離后的出水經高壓泵增壓后進入反滲透系統進一步去除離子等污染物，使得出水水質最終達到回用水標準。穆明明等人在某一焦化企業采用“超濾+納濾+反滲透”為核心的全膜法對焦化廢水進行了深度處理，出水的各項污染物去除率均超過了95%，并且運行成本低于當地工業用水價格的41.5%，具有良好的應用價值。
1.2 組合分離技術深度處理
近年來，在焦化廢水深度處理領域，單一處理工藝較為成熟，但出水無法滿足要求。采用多種處理工藝聯合處理，可以綜合各項處理技術的優勢，從而達到更好的出水效果。
山西某焦化廠對經過AAO工藝處理后的焦化蒸氨廢水采用超濾、反滲透等組合膜工藝處理，發現出水中COD、氨氮、CN－離子的含量明顯降低。唐山某焦化廠為保證納濾系統進水水質達到要求，設置了包括多介質過濾器和超濾系統的處理系統。生化處理后的焦化廢水經過多介質過濾器、超濾系統等預處理，再經過納濾膜系統處理，其出水可回用作循環冷卻水。張一紅等人將催化氧化法與膜分離技術相結合，對A/O生化處理后的焦化廢水進行處理。該工藝能夠大幅度降低廢水中COD和懸浮物等各類污染物的含量，一次性投資較少，處理效果穩定，并且產水率相對提高。
2、半焦廢水深度處理中膜技術的應用
煤化工半焦廢水的生產過程主要是以不黏煤和弱黏煤為原料，采用中低溫（約600℃~800℃）干餾處理，同時副產煤焦油和焦爐煤氣。相較于焦化廢水，半焦廢水中污染物的濃度更高，成分也更復雜。其產生的廢水中含有大量苯系物、酚類、多環芳烴、氮氧雜環化合物等有機污染物以及重金屬等無機污染物，是一種典型的高污染、高毒性工業廢水。
由于半焦行業興起較晚，半焦廢水的處理工藝不夠成熟。焦化廢水處理工藝，即“物化處理+生化處理+深度處理+濃鹽水處理”，如圖2所示，其中膜處理技術主要應用于脫鹽處理工藝和濃鹽水處理工藝中。
2.1 脫鹽處理工藝
半焦廢水中的脫鹽處理一般采用組合膜工藝處理，處理工藝位于生化處理之后。在脫鹽廢水常結合超濾或納濾（UF/NF）和反滲透（RO）工藝進行處理生化出水。因為UF可進一步去除水中懸浮物、膠體、有機物等雜質，而RO工藝主要通過反滲透膜脫除全部二價及以上離子和絕大部分一價離子，使得水中的離子濃度得到極大的下降，其出水完全可用于工業循環冷卻用水。
2.2 濃鹽水膜濃縮處理工藝
濃鹽水的膜濃縮工藝，目前常用的有高效反滲透膜濃縮（HERO）、碟管式反滲透（DTRO）以及震動膜濃縮等。
HERO是一種主要用于預濃縮的熱力蒸發系統的設施，其過程主要是先對來水進行軟化除硬、脫氣、加堿后，在高pH環境中，進入RO膜進行膜濃縮。運行過程中，RO膜處于連續清洗狀態。碟管式反滲透（DTRO）是一種特種分離膜，其反滲透膜片和水力導流盤疊放在一起，相比于傳統的反滲透，DTRO具有更寬的通道、更短的流程和高速湍流的特點，它可以延緩膜堵塞問題的出現，提高膜的使用壽命。震動膜濃縮采用平板反滲透膜進行濃縮處理，外加機械高頻率震動在濾膜表面產生高剪切力的新型、高效的“動態”膜分離技術。根據大唐克旗項目投產一年后的工程實例，該技術相比于常規RO濃縮具有更好的過濾效率，因為高頻振動，更有效的防止了膜面結晶，延長了膜的使用壽命。
煤化工行業的廢水進行濃縮處理后，一般DTRO回收率為80%左右，其余膜濃縮工藝的水回收率均可達90%以上，水資源回收效率顯著。
3、煤氣化廢水深度處理中膜技術的應用
煤氣化是以煤或煤焦為原料，在一定的溫度和壓力條件下，將煤或煤焦與氧氣、水蒸氣等氣化劑反應轉化為水煤氣的過程，應用較多的主要有碎煤加壓氣化、粉煤氣化和水煤漿氣化工藝。一般的氣化廢水需要經過預處理、生化處理、深度處理三個階段。在生化處理后的出水中，難降解物質、COD、色度等指標往往很難達到排放標準，此時通過膜技術的處理，能夠其滿足回用水水質，因此膜技術成為了煤氣化廢水深度處理辦法之一。目前常用的技術有膜生物反應器（MBR）、納濾（NF）、超濾（UF）、反滲透（RO）等。
MBR是一種將生物降解與膜技術相結合的污水處理技術。首先依靠反應器內微生物降解污水中的有機污染物，再利用膜分離技術將大分子有機物、懸浮物截留在反應器內，使得出水與污泥固液分離，達到凈化目的。
4、結語
我國煤化工行業發展迅速，產業不斷升級，隨之而來的水污染問題也日益嚴峻。膜技術因為其無相變、無化學反應、選擇性好、適應性強、低能耗等特點，被廣泛的應用煤化工各階段廢水處理。不僅是在深度處理中，在預處理、生化處理階段也被廣泛應用。另外，在電力、城市生活污水處理等領域，膜技術也被廣泛應用著。通過膜組分與結構不斷調整，可以適應不同行業出水要求和標準，所以其具有良好的發展方向和廣闊的發展前景。（來源：大唐環境產業集團股份有限公司，中國人民大學環境學院）
