煤化工废水是指煤加工过程中排放的生产废水，含有大量酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物和氰、油、氨氮等有毒有害物质。煤化工废水属于国内外难降解工业废水之一，通常采用缺氧-好氧生物法（A/O法）进行处理，但废水中含有大量多环和杂环类化合物导致出水难以实现达标排放。为了解决上述问题，近年来治理煤化工废水出现了一些新的方法，如膜生物工艺、流动床工艺、厌氧生物工艺等。虽然煤化工废水处理工艺不断有新的方法和技术出现，可各方法和工艺仍存在一定的弊端。因此，采用多种工艺的优化组合是煤化工废水处理技术的发展方向。
哈尔滨工业大学韩洪军教授课题组开发的具有完全自主知识产权的煤气化废水投加甲醇的厌氧共代谢技术，可得到高水质的回收水，浓盐水再经蒸发、结晶可完全实现煤化工废水零排放。同时，该技术的吨处理成本只有3.5元左右，包括浓盐水蒸发、结晶的处理成本也只有8元左右，普通煤化工企业也用得起。
流程
废水处理厌氧共代谢技术工艺流程如下图所示。
原理
煤化工废水经过萃取脱酚和蒸氨回收工艺后，首先废水送入厌氧系统内进行处理，在厌氧细菌作用下，进行废水中有机氮的释放、难生物降解有机物的分解和产甲烷过程，提高了废水的好氧生化性能和降低了后续工艺处理难度。厌氧工艺的出水与生活污水混合均匀后流入生物增浓低氧氧化池，经过厌氧系统处理后的煤化工废水可生化性能得到大幅度提高，在低氧的状态下，生物增浓低氧氧化池内的生物填料上固着了丰富的生物菌群，池内污泥浓度较高，可以快速有效地降解废水中的有机污染物和实现部分氨氮硝化过程。生物脱氮工艺（包括A/O段和脱氨段），A/O段内设置了固定生物填料，脱氨池内投加了特殊脱氮流化填料，有助于硝化细菌和反硝化细菌固着在填料上进行生长和繁殖。生物脱氮工艺出水流入混凝沉淀池，通过投加化学药剂去除煤化工废水的色度和剩余的难降解有机物；混凝沉淀池出水进入生物滤池后，填料层吸附和截留了废水中部分难降解有机物，滤料上微生物对这些有机物进一步降解。
菌种的培育
实验筛选出3种菌Stenotrophomonas sp.FF1，Klebsiella sp.FF2，Enterobacter sp.FF3。利用电镜观测3种菌在表征上菌株个体饱满形体大。在实际应用中，一方面由于菌种能产生大量的酚氧化酶，具备遗传性质，使菌群在驯化中杂交改善菌群遗传结构，提高菌群酚降解效果；另一方面，由于菌株对COD的耐受性及对酚的高效降解性，使其具有抵抗酚物质变化的能力。
将所测6S rRNA基因序列提交美国国立生物技术信息中心（Nationnal Center for Biotechnology Information）Genbank数据库进行BlAST生物核酸数据库进行对比。参考BlAST中16S rRNA基因序列同源性分析结果及系统发育树关系图，对酚降解细菌进行分类并注册。
实例
目前，该技术已在中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司煤制气污水处理应用并成功运转。经过半年的工艺调试和运行，结果表明,该工艺对煤制气废水的化学需氧量、总酚、挥发酚和氨氮的去除率分别达到95%、97%、99.9%和90%以上,其出水浓度分别为70～100毫克/升、5～10毫克/升、0～0.2毫克/升、5～15毫克/升。工艺的处理效果稳定,出水水质能够达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级标准，实现煤化工废水的零排放。
而在投资方面，项目基建费用节省30%左右，运行费用减少25%左右，废水处理成本3.50元/吨左右，包括浓盐水蒸发、结晶的处理成本也只有8元左右。
评价
该技术于2009年通过黑龙江省环境保护厅的环保验收。专家认为成功解决了中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司多年来一直难以解决的废水处理达不到国家排放标准的难题，进而达到环境效益、经济效益和社会效益的统一，为企业的长远发展打下良好的基础。与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较，该技术根据煤化工废水的水质特点，构建煤化工废水典型污染物分相厌氧共代谢处理技术及理论，完善了改良A/O工艺低氧脱氮机理研究，掌握了解除硝化抑制和反硝化脱氮的主控因子。该成果拥有完全的自主知识产权，获得了8项国家发明专利，填补了国内煤化工行业在废水处理方面的空白，具有国际领先水平。
（作者单位系哈尔滨工业大学煤化工废水处理研究所）
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