一、 煤转化废水概述
煤转化废水是在煤的转化（包括碳化、气化和液化）、产品回收和加工过程中形成的废水。废水水量随煤种、加工工艺和管理水平高低而异。一般情况下干馏和焦化每吨煤产废水约0.2吨，气化每吨煤约排放废水1吨左右。
煤转化废水中除含有原煤中存在的物质外，还可能含有煤转化的中间产物和终产物，以及生产过程中加入的其它化学物质等。这些废水的共同特点是污染物浓度高，组成复杂，生物毒性大。有机物中有单核和多核芳香族化合物，杂环化合物和脂肪酸等。无机物以硫化物和铵盐为主。
二、 煤转化废水治理技术
（一） 物理化学方法
由于煤转化废水中污染物浓度一般都很高，为了减轻废水有机污染负荷和回收废水中有用物质，如氨、H2S、酚、吡啶和酮类物质等，已经开发了众多的回收和治理技术。
溶解和分散在煤转化废水中的焦油和其它油类物质是一种有害的杂质，焦油和油能抑制微生物的活性，使生物处理效率低甚至失效。常用的脱除煤转化废水中焦油和油类物质的方法有沉淀、过滤和气浮。
常用的回收酚的方法有蒸汽脱酚和溶剂脱酚法。由于蒸汽脱酚法具有酚的回收率低、碱耗大等缺点，逐渐为溶剂法所代替。
随着苯酚合成技术的不断发展，从煤转化废水中回收酚在经济上已不能与合成相竞争了。因此在一些发达国家，煤转化废水已经很少使用这种技术，而采用加入一定量的稀释水，直接进行生化处理。
煤转化废水中的氨氮含量很高，一般都在数千（mg/L），甚至更高，为了有效地去除废水中的自由氨和固定氨，工业上通常采用二级蒸汽吹脱法对废水进行处理，即先用蒸汽吹脱出废水中的自由氨，然后加碱使固定氨游离，再进行二次吹脱。吹出的NH3用软水或稀硫酸吸收后，综合利用。经过蒸氨后，氨氯浓度可降至几百或几十毫克/升。
化学氧化法虽然可以取得很高的处理效率，但一般处理费用都很昂贵，很难在实际生产中推广应用。
（二）生物净化方法
煤转化废水中的绝大多数有机物、氰化物、硫氰化物、氨氮等都可以通过生物方法去除。与物理化学方法相比，生物净化方法具有污染物去除范围广、运行管理方便、运行费用低等优点。
早在本世纪30年代，苏联和德国就开始将活性污泥法应用于焦化废水和煤气发生站废水处理。此后煤转化废水生化处理技术的研究和开发一直不断进行，推出了诸如二级活性污泥法、生物强化法、高效处理法和生物脱氨法等适合于煤转化废水处理的方法。
1. Magdeburg P工艺
最早期的焦化和煤气厂废水是与城市污水混合一起处理的。Nolte等人首先通过采用投加无机盐的方法实现了无混合焦化废水的生物净化。这种称之为Magdeburg P工艺的技术使用了传统的底部曝气的活性污泥法，同时按7mg/kg BOD5负荷投加保持微生物正常生活所必须的磷。该工艺必须进行大量的稀释，使进水BOD5在500mg /l 以下。
2. 塔滤法
与普通生物滤池不同的是，塔滤池一般具有较高的高度（10－20m以上），它同时起到冷却、部分挥发性物质和COD去除的作用。早期塔滤池都采取自然通氧方式，原废水必须进行大量稀释，稳定运行要求进水BOD5在2200mg/l以下。这种塔滤由于受充氧能力的限制，只适宜于低负荷废水处理，而且由于塔身较高，基建和运行费用也相应较高。现代的塔式生物处理系统都采取了强制曝气措施，以提高其处理效率。
由于塔滤出水污染物浓度仍较高，因此实际中塔滤一般和活性污泥法联合使用。
3. 两级活性污泥法
许多研究表明，利用活性污泥法完全氧化煤转化废水中的大部分有机物和硫氰酸盐需要16-24h，有的甚至长达40-50h。Ganczarcayk等的研究认为，焦化废水经二级活性污泥法处理（曝气池总的水力停留时间在48h以内），能有效地去除有机物和氨氮。其中第二级处于延时曝气阶段，停留时间在36h左右，污泥浓度在2g/L以下，可不排泥或减少排泥量，从而降低污泥处置费用。
4. 强化好氧生物处理
由于煤转化废水生物毒性大，降解性能差，一般的活性污泥法都难以取得较好的处理效果。从70年代起人们开始把生化和物化方法结合起来处理焦化废水，并取得了良好效果。典型的有粉末活性炭生物法（PACT工艺）和生物铁法。
粉末活性炭生物法的主要特点是向曝气池内投加粉末活性炭（PAC），利用粉末炭极为发达的微孔结构和巨大的吸附能力，使溶解氧和营养物质在其表面富集，为吸附在PAC上的微生物提供良好的生活环境，从而提高有机物降解速率。
生物铁法是往活性污泥池中加入一定量的氢氧化铁，使生成生物铁絮凝物的一种强化的活性污泥法。生物炭和生物铁这两种方法均具有可改善污泥沉降性能，提高难降解有机物去除效率等优点。
5.高浓度高效生物处理
随着溶剂脱酚的取消，煤转化废水中有机物浓度越来越高，BOD5可以达到数万（mg/L）以上，普通活性污泥法很难适应这种废水的处理，于是便出现了一种高效曝气或高效生物处理工艺，其处理速度可达到传统工艺的8-10倍。这些强化手段包括带有自动消泡装置的涡轮曝气、离心曝气反应器和深层射流曝气装置等。表3为高效生物处理装置与传统活性污泥法运行参数比较情况。
6. 厌氧生物处理
（1） 完全厌氧法
由于活性污泥耐受煤转化废水冲击负荷的能力较差，而且能耗较大，近年来人们对煤转化废水的厌氧处理进行了许多尝试，其主要研究方向是用完全厌氧法处理稀释后的煤转化废水完成产甲烷反应而使废水得到稳定。
Fedork等曾进行过煤转化废水厌氧生物处理可行性研究。
试验表明，当采用6%的配水比时，能进行正常的甲烷发酵，当配水比大于8～10%时，厌氧发酵不正常进行。
Suidan等进行了采用两级厌氧滤柱（填料分别为弧鞍形填料和颗粒活性炭）和一级活性污泥硝化单元处理煤气站废水试验。两级滤柱空床停留时间分别为43h和23.6h，硝化池水力停留为48h，当进水COD为7643mg/L、酚207mg/L时，厌氧系统出水可以达到300mg/L、酚0.08mg/L、全系统对DOC、总COD去除率可分别达到98.9%和97.4%。
单独采用厌氧生物法处理煤转化废水在生产中还很少应用，主要原因是：①COD去除率较低；②产甲烷菌易受煤转化废水中有机成分抑制；③所需稀释比例较大；④处理时间较长。
（1） 不完全厌氧法
有机物厌氧分解主要经历两个阶段：酸性发酵和碱性发酵阶段。通过酸性发酵虽未使有机物得到彻底稳定，但却能使其化学结构发生改变，因此有可能提高其生物降解性能使之易于为好氧法处理。
研究表明焦化废水经厌氧酸化后，杂环化合物如吲哚、喹啉，多环芳香族化合物如苊烯、脂链萘和脂环化合物都有明显的减少，同时产生了大量如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸等低分子有机酸，还生成环己酮、正十二烷基二酸等有机物，使废水可生性能大大提高。焦化废水经6h厌氧酸化和6h好氧曝气处理后，COD和TOC去除率与普通活性污泥法（6h曝气处理）相比，分别提高了29.9%和20%。可见厌氧酸化是煤转化废水处理有效的预处理方法。
6. 生物脱氨
前面所谈到的方法都是以酚、氰等污染物作为主要处理对象，随着对NH3－N污染认识的提高，煤转化废水氨氮处理成了煤转化废水的一个重要课题。
70年代中期加拿大废水技术中心的Bridle等在试验室采用预反硝化－硝化工艺（即Pre-DN-N工艺，又称A/O工艺）处理焦化废水取得成功，并由荷兰的Dutch State Mines和美国的Du Pont应用于化工废水处理。
与传统的活性污泥法比，A/O工艺不但可以实现脱氨，而且其他污染物去除效率也明显提高。
由于A/O工艺处理煤转化废水出水COD等指标尚难于满足排放要求，清华大学开发了一种A-A/O生物处理工艺（即厌氧－缺氧/好氧工艺），该工艺在传统的A/O工艺基础上采用了厌氧酸化作为预处理手段。用该工艺处理不经稀释或轻度稀释的焦化厂废水取得了满意的效果。
三、煤转化废水治理的发展趋势
实际生产中，一般都很少单独使用物理化学方法、化学方法或生物处理方法作为煤转化废水处理手段。我国常规的焦化厂或煤气发生站，一般都采用以溶剂脱酚、蒸氨作为预处理，以活性污泥法为主体的治理路线，有的预处理还包括气浮或重力除油和预曝气除氰等。要求更高的也有在传统活性污泥法之后增加FeSo4除氰、砂滤和活性炭吸附等作为三级处理的。
根据目前化学工业和废水治理技术发展情况，今后煤转化废水治理重点仍将是生物处理技术的开发与应用，其中包括①高浓度治理技术开发；②高温治理技术开发，以减少煤转化废水冷却环节；③生物脱氮技术的应用；④厌氧生物处理技术的应用；⑤处理煤转化废水优良菌种的商品化。
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