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我国煤化工技术及产业规模处于国际前列，但废水处理仍然是煤化工产业发展的瓶颈。煤化工废水成分复杂且污染物含量高，对其处理工艺主要由预处理、生物处理和深度处理等单元组成。对于焦化、固定床气化和煤直接液化所产生的难降解煤化工废水，其生物处理单元一般以活性污泥法为主体，将厌氧与好氧工艺联用。针对有机物与氨氮的去除，生物处理工艺运行成本较低，但常规工艺水力停留时间（HRT)较长，构筑物占地面积大，污泥膨胀问题频发，抗冲击负荷能力差。生物处理单元出水COD较高，难以达到高标准排放或回用要求，还需要氧化、吸附等工艺加以强化，由此造成高昂的煤化工废水处理成本。与好氧生物处理工艺相比，厌氧生物处理丁艺能耗低，产泥量小，但乂存在启动困难和处理效率低等缺点。
对煤化工废水厌氧处理工艺进行系统研究并应用高负荷反应器与生物强化技术，可促进废水中的难降解有机物分解，降低酚类化合物含量并提高可生化性，有效提升后续好氧工艺处理效率与稳定性，实现氨氮和COD的高效去除。为此，针对难降解煤化工废水处理难点，分析厌氧生物处理工艺的作用和研究进展。
1、典型厌氧生物处理技术
针对煤化工废水的典型厌氧生物处理丁艺主要包括水解酸化、升流式厌氧污泥床(UASB)、膨胀颗粒污泥床(EGSB)、折流式厌氧反应器(ABR)、循环式厌氧反应器和厌氧生物滤池等。
1.1 水解酸化
水解酸化广泛应用于难降解煤化工废水生物处理单元前端，用于提高可生化性并降低废水毒性，具有运行管理简单、HRT短和能耗低等优点。以固定床气化废水为例，生物处理单元人水BOD5/COD—般为0.15~0.25，需要在厌氧阶段降解大分子有机物和环状有机物，有效提高BOD5/COD。
水解酸化可设置于A/O、氧化沟或序批式活性污泥法(SBR)工艺之前，优化后续生物处理工艺入水水质，设计COD容积负荷可达7.2kg/(m3*d)，赵慧霞等采用厌氧间歇式反应器处理煤制天然气废水，在(35±1)°C水解酸化48h，COD和总酚去除率分别达到45%和50%，赵国萍等在实验中将水解酸化工艺设置在接触氧化与缺氧工艺之间，在HRT=12h、水温18°C的条件下，可将BOD/COD由0.247提高至0.285。李达研究了水解酸化-UASB工艺对煤制气废水的处理效果，通过实验发现，在水解酸化池中投加载体可显著提高该厌氧组合工艺COD去除率、微生物活性和BOD5/COD。朱蒙佳等将厌氧SBR作为水解酸化反应器处理煤气化废水，第29~66周期保持HRT=24h，对COD和总酚的去除率分别为39.5%~45.5%和34.8%〜39.8%。
1.2 UASB
UASB在化工废水厌氧生物处理单元中的应用较为广泛，主要用于去除难降解有机物，具有占地少、微生物种类多和容积负荷高等优点，但却存在短流、堵塞和污泥流失等问题。UASB中能够降解酚类污染物的微生物包括产甲烷细菌聚生体、硫酸盐还原菌、反硝化菌，种群之间还有协同、竞争关系。
针对UASB反应器潜在问题，双循环结构可保证合理的上升流速，促进废水与污泥的充分接触，提升反应器整体运行稳定性与抗冲击负荷能力，已成功应用于煤化工废水处理工程。UASB是培养厌氧氨氧化污泥的理想的反应器，升流所形成的剪切力可促进基质与污泥的混合。
李德祥等在UASB上部添加聚乙烯辫带式填料，通过逐渐缩短HRT实现了厌氧氨氧化。宁夏某煤基化学公司在UASB池内添加聚酯维纶类载体，提高了厌氧菌数量与活性，历时60多天完成工艺启动。潘碌亭等等通过实验证明，UASB可降解焦化废水中的多支链酚类和喹啉，对COD和酚的去除率分别为29.6%和15.9%。
为了在实际工程中快速启动UASB，可以在调试初期稀释原水并逐步提升污染物负荷至设计量。
1.3 EGSB
EGSB基于UASB的基本构造，增大了高径比并加设出水回流，使颗粒污泥处于膨胀态并加强泥水混合，可减少短流并提高有机负荷。采用EGSB处理煤制油费托合成废水已有工程实例，启动阶段应控制pH为7~8.5、容积负荷<29kg/(m3•d)，在COD容积负荷为15kg/(m3·d)的条件下，COD去除率可达91%。于广欣等采用EGSB处理碎煤加压气化废水，在HRT=48h的条件下，出水COD和总酚的质量浓度分别为500~800mg/L和150~200mg/L。
采用2级串联的EGSB处理焦化废水，可提高挥发酚、氰化物和硫氰化物的去除率。有研究表明，EGSB微氧运行可以强化焦化废水有毒物质的去除，投加碳酸氢钠可有效提高COD去除率。
1.4 ABR
ABR采用竖向导流板将厌氧反应器分隔成若干个串联的格室，废水上下折流通过各反应室，可提高污泥浓度并促进泥水混合，各反应室可形成优势菌群并从整体上提高反应器抗冲击负荷能力。ABR各反应室污泥容积指数(SVI)波动较小，污泥的凝聚性和沉降性优于常规厌氧反应器。
ABR反应效果受水力特性的影响显著。周冬卉等对不同HRT下的多相流流场进行数值模拟，认为HRT对格室内降流区流速的影响不大，升流区循环水流速度随HRT的减小而增大，对污泥颗粒分布范围的影响显著。
在ABR中投加聚氨酯载体缩短启动过程，可提高煤化工废水酚类化合物和COD的去除效果。
1.5 循环式厌氧反应器
目前应用于煤化工废水处理的循环式厌氧反应器包括内循环厌氧反应器(IC)和外循环厌氧反应器(EC)。IC由下而上设置的2个反应区相当于2个串联的UASB反应室，加设的内循环系统可强化污泥持留能力，具有容积负荷局、HRT短、占地少、抗冲击负荷能力强等优点。IC结构较为复杂，目前的研究主要集中于模型设计、结构优化与流体数值模拟。
IC已成功应用于煤化工废水处理，对COD和氨氮的去除率分别达到90%和20%。哈尔滨工业大学韩洪军团队提出了EC，通过EC的外循环加快反应器内升流速度，强化泥水混合并稀释原水，反应器内为中温厌氧消化，投加甲醇实现厌氧共代谢。由EC、生物增浓、A/O组成的复合生物处理工艺已成功应用于多个煤化工废水处理工程。
1.6 厌氧生物滤池
作为生物膜法的一种，厌氧生物滤池因具有生物量大、有机负荷高和SRT长等优点，但启动时间相对较长。张浩然等接种厌氧生物活性炭加速工艺启动，25%接种量的启动周期16d，甲烷产率在第9天稳定，COD去除率在第16天达到大。吴烨等采用厌氧生物滤池处理焦化废水，COD去除效率可降至40%，出水有机物分子量减小，多数多环芳烃及少量杂环类化合物得以降解。黄毅等研究发现，焦化废水经厌氧生物滤池处理，可生化性由0.33提高至0.59。
厌氧生物滤池也可作为深度处理工艺，与好氧生化、氧化工艺联用，对煤化工废水二级生化出水COD和TN进行强化处理。
2、厌氧生物强化技术
为了增强厌氧处理系统对特定污染物的降解能力并提高降解速率，可以通过生物强化技术投加特定微生物菌群、营养物或基质。对于煤化工废水，生物强化技术可加强对难降解有机物、氮素污染物和硫酸盐的去除。
人类进步和发展，通常需要有工业作为支撑，在工业实施发展时，通常会出现水污染，处理化工废水显得尤为关键。通过对不同类型化学废水进行处理，受益的是企业不用面临高额的排污罚款，是工厂周边的河流湖泊的水质得到改善，生态环境得以恢复。例如，广西壮族自治区某材料厂随意排放化工废水，不仅给300km河段的水带来污染，还影响了鱼苗生存。该次污染及时被人发现，减少了对于人员方面伤亡，但却给江河沿岸中的一些渔民带来极大损失，导致100多万鱼苗死亡，其中很多都是成鱼出现死亡。以这起事故为例，化工废水可以较短时间让上百万鱼苗出现死亡，如果带有化工废水的某些有毒物质进入百姓餐桌后，将会危及个人身体。为了让各百姓生命安全达到保障，需要科学处理化工废水，并让废水处理这一工作进行落实，强化化工人员对废水的关注，进而改进相关处理技术，提升治理效果。煤化工产业日渐发展，使其产出较多产品，既有各种类型的油，还有天然气或者乙二醇等相关新型能源。化工工艺期间通常要有大量水资源进行支持，在面对废水污染这种情况时，不但要改进相关工艺过程，还要对处理系统实行改善，让水资源做到循环利用，提高原水利用率。
2、煤化工废水主要来源
化学工业作为国内相对重要支柱产业，有煤制烯烃技术，但仍需要借助技术手段对煤炭加以转化。在此期间，必须对废水来源和特点予以考虑，从整个工艺情况看，很多阶段都会出现废水，常见的有鼓风冷凝以及分离硫，面对诸多废弃的化工水，既需要化工人员高度重视，对有毒物质加以排查，科学处理废水中包含的相关有毒物质，还应改进治理方法，减少土地或者环境资源危害。从煤化工生产有关情况看，其特点分为：
1）色度深。
一般情况下，在实行煤化工方面生产作业时，各个环节都会有存在或者生成废弃杂物的风险，导致废弃杂物溶于某些工业废水中。工业废水杂质日渐会增加，使得各类污染物质出现大量融合，进而让废水变得非常污浊。
2）降解难度大。
由于污染废水内会涵盖一些有机物，比如，可能存在联苯或者喹啉，对于这些有机物来说，其本身结构较为稳定，降解难度就会加大，致使处理污染废水变得比较困难。
3）污染成分多样。
煤化工生产会因为其产出的产品比较多样，造成应用到各个生产工艺中也变得相对复杂，还会存在于多项或者不同生产环节。以上一些环境都会产生副产物，这也给废水处理带来更大困难，不但很难对污染物达到彻底清除，还会制约污染废水后续处理工作。
在此背景下，污水处理重要性日渐提升，在面对烦琐以及复杂生产过程时，应对废弃物进行系统或者科学处理，增进污水处理效果。
3、煤化工中化学污染废水处理技术
从化工污水来源看，其通常来自石油化学工业或者制药工业等，而这些工业大多废水产量巨大，并且成分复杂，有的毒性较大，很难对废水进行高效处理。在处理不同类型废水时，应结合废水中的相关物质采取恰当处理技术。
3.1 废水预处理技术
一般而言，如果废水中存在悬浮颗粒物或者胶状物质，在处理时可能较为容易，一方面这些物质不溶于水，能够利用不溶于水这一特性来对废水进行系统处理。其中物理沉淀或气浮属于有效方式，可以增进处理效果。
（1）气浮法。
该种方法是对废水中的一些油污进行去除，即利用相应技术手段让废水中的某些油污可以黏在微小气泡内，这样借助气泡浮力，有效把油污全部带到废水表面，这样既能对水量加以控制，还能把水体表面中某些油性浮渣排出去。并且在排除浮渣时，能够多次对水量进行控制，避免浮渣中残存更多水。该方法在油污排出方面很有效果，但在处理污水时，应把污染物予以划分，避免应用于其他类型污染物排出工作中。
（2）混凝沉淀法。
该方法是向化工废水中添加具有凝聚效果的物品，让化工废水中各个颗粒物凝结在一起，这样既能加大各颗粒物的质量，还能达到自然沉降。还应科学控制水量，从而让化工废水存在的相关悬浮物得到排除。与气泡浮法不同的是，混凝沉淀法需要在化工废水中有机加入混凝剂，例如，添加硫酸铝或者三氯化铁，从而让颗粒物达到沉降，提升处理效果。在对混凝剂进行选择时，需要参考废水酸碱程度予以判断，从而选择恰当混凝剂。
（3）萃取溶解法。
此种方法是对废水中相关温度予以控制，达到去除废水中杂质的科学手段。在此期间，可以对废水中酚类加以回收，比如，在废水中适当加入制定好的萃取剂，还可以借助萃取设备来对废水实行分离蒸馏或者冷凝，这样把废水中所有水排出去后，就会剩下酚类物质以及萃取剂。还应对酚类物质加以回收，由于萃取溶解法有很大独特之处，在萃取期间，并不会对萃取剂进行过度消耗，能够对萃取剂实行反复利用。
（4）MPA化学沉淀。
这种方法是对于废水中含有氮或者氨而言的，如果废水中有接近或者类似像磷酸铵镁以及磷酸铵锌的化合物，应该在废水中加入与之相适应的物质，从而让氨或者氮沉淀。其中沉淀后所产生的沉淀物通常用MPA进行表示，该种方法效果较为明显，能让杂质达到彻底去除，避免后续出现污染。
3.2 生化处理技术
如果说废水预处理是对那些悬浮颗粒物或者油污进行处理，那么生化处理技术是对那些有机物或者胶体物而言的，从而让这些有机物达到去除目的。固定化技术。此技术是采用某种手段把一些微生物以群落方式固定在某一区域内，其中这个区域不但可以是板材，也可以是其他材料，应依据实际情况确定，再把附着含有微生物群落的相关设备投入于水中。利用微生物也能处理废水中某些有机物，并且该方法会产生较少的污泥，给后续水与污泥相互分离提供了便利。SBR技术。该技术由称为间歇式活性污泥方法，是借助活性泥来对有机污染物实行吸附沉淀，进而达到处理或者解决废水有机物的目的。一般而言，其流程为：先把化工废水有序排入到SBR设备中，接着让活性泥以及化工废水发生反应，这时会出现曝气现象，当本阶段结束后，会让废水中有机物达到有效消耗，从而保持干净。实行静止沉淀，并利用重力把活性泥一次性沉淀下来，再将表层中的一些水排出去，后对下层的泥进行处理。这样在经过一个循环之后，那些排出去的污泥经由一定时间静置后，能够使用。SBR技术比较突出优势是对水拥有良好的净化效果，并且运行时耗能相对较低，很稳定。后，低氧好氧技术。该技术通常在庆大霉素废水中进行应用，比如，在14~25℃时
2.1 难降解有机物强化去除
生物强化技术技术可提高厌氧反应器对难降解有机物的去除效果，缩短工艺启动时间。赵伟等采用富含H.S.B菌群活性污泥厌氧降解煤气化废水，在HRT=48h的情况下，COD去除率达到43.9%。
在焦化废水中添加餐厨废水发酵液可缩短EGSB工艺启动时间，成功启动后，进水有机负荷达到2.6kg/(m3.d)，COD去除率可达34%。
新建焦化废水厌氧反应器一般接种市政或其他焦化厂污泥，2种污泥均可降解苯并[a]芘，苯酚共基质强化了降解效果，且市政污泥的降解效率要好于焦化污泥。焦化废水厌氧降解难度大，解除抑制因素可激活厌氧菌，氢营养型产甲烷菌可耐受较高浓的毒性物质。
陈春茂等发现泥炭土可强化UASB对含酚废水的处理效果，促进EPS分泌，提高污泥稳定性并且有利于水解菌、降酚菌及丝状菌的富集。李雅婕等采用生物炭强化厌氧活性污泥体系，通过吸附和生物氧化作用提高了煤气化废水总酚去除效果。郭中权等采用双底物模式对同定床气化废水厌氧菌群进行驯化培养，以质量浓度20mg/L邻苯二酚作为共代谢基质培养20d后，对COD和总酚的去除率达到40.25%和41.38%。
2.2 强化脱氮
煤气化废水、焦化废水、煤直接液化废水都含有高含量氨氮，通过应用生物强化技术可有效提高脱氮效能，在缩短HRT的实现氨氮和总氮的有效去除厌氧氨氧化是煤化工废水高效厌氧脱氮技术研究中的热点，一般与亚硝化脱氮工艺联用，反应不需要投加有机碳源，但仍存在启动困难、稳定性差和操作管理复杂等问题。煤化工废水中的高含量酚类化合物对该反应也有一定的抑制作用，当前研究仍局限于实验阶段。
厌氧氨氧化污泥培养的控制因素包括HRT、水温、pH和进水底物含量，为实现稳定反应，需对环境因素和进水配比加以控制。杨嘉春等采用升流式固定床作为厌氧氨氧化反应器处理煤化工废水二级生化出水，氨氮负荷可达(4.82±0.10)kg/(m3•d)，TOC去除率可达36.86%。王孝维等以苯酚、喹啉、吡啶和吲哚为碳源，研究了不同碳氮比条件下的反硝化产屮烷体系有机物降解特征，还原焦化废水中1g硝态氮需5.6gCOD。杜宪等采用厌氧复合床下部污泥进行反硝化动力学研究，发现双基质莫诺方程的拟合曲线与实测结果有较好相关性。
