煤化工废水中含有大量的高浓度难生物降解的有机污染物，其水质可生化性差，处理难度极大国家对煤化工项目的废水排放标准高，要求废水回用率在95%以上，并最终达到“零排放”目标。因此提高煤化工废水中的污染物处理效果成为了我国目前煤化工废水领域的重中之重。将煤化工废水进行深度处理并回收利用能够同时满足煤化工废水零排放的国家要求同时降低煤化工行业的水资源利用量，促进煤化工行业的绿色发展。煤化工废水的深度处理技术包括高级氧化法、混凝沉淀法、吸附法、生化法和膜处理法等，其中膜处理技术不仅可以去除水中的有机物，还可以去除水中的硬度和盐分，因此最具有发展潜力。
1、焦化废水深度处理中膜技术的应用
焦化废水主要来自于焦炉煤气初冷和焦化生产过程中的蒸汽冷凝废水及生产用水，是一种非常典型的工业有机废水，其水质成分复杂，污染物含量高，不仅包括大量的酚类、联苯等难降解有机污染物，还含有氰、氟、氯代苯等有毒有害的毒性物质，极大影响生化处理效果，处理难度较大。目前焦化废水的处理一般采用三级水处理的方式，即先进行预处理回收部分污染物，再进行生化处理对污染物进行初步消解，最后进行深度处理和回收利用。膜处理技术由于其出水水质高、操作方便、占地面积小、能耗低的特点，主要应用于焦化废水深度处理。
常用的膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透法等，基于目前国内的技术水平，常用于处理焦化废水的技术主要分为两类，一类仅利用膜分离技术对焦化废水进行深度处理，即全膜法深度处理反渗透废水；另一类是将膜分离技术和其他深度处理技术结合使用的组合分离技术深度处理。
1.1 全膜法深度处理
砂滤产水经过自清洗过滤器进入超滤设备去除胶体等污染物，在超滤产水的同时投加还原剂、阻垢剂、非氧化性杀菌剂，经过泵增压进入纳滤系统去除硬度、二价盐离子等污染物，最后进入反渗透系统进一步去除离子等污染物，反渗透产水进入回用水池待用。
“超滤+纳滤+反渗透”法适合用COD、硬度、含盐量比较高的生化处理出水的深度处理。在整个流程中，超滤能够去除胶体等较大颗粒的污染物，纳滤在去除水中的二价盐和硬度方面有较大的优势，经过两次膜分离后的出水经高压泵增压后进入反渗透系统进一步去除离子等污染物，使得出水水质最终达到回用水标准。穆明明等人在某一焦化企业采用“超滤+纳滤+反渗透”为核心的全膜法对焦化废水进行了深度处理，出水的各项污染物去除率均超过了95%，并且运行成本低于当地工业用水价格的41.5%，具有良好的应用价值。
1.2 组合分离技术深度处理
近年来，在焦化废水深度处理领域，单一处理工艺较为成熟，但出水无法满足要求。采用多种处理工艺联合处理，可以综合各项处理技术的优势，从而达到更好的出水效果。
山西某焦化厂对经过AAO工艺处理后的焦化蒸氨废水采用超滤、反渗透等组合膜工艺处理，发现出水中COD、氨氮、CN－离子的含量明显降低。唐山某焦化厂为保证纳滤系统进水水质达到要求，设置了包括多介质过滤器和超滤系统的处理系统。生化处理后的焦化废水经过多介质过滤器、超滤系统等预处理，再经过纳滤膜系统处理，其出水可回用作循环冷却水。张一红等人将催化氧化法与膜分离技术相结合，对A/O生化处理后的焦化废水进行处理。该工艺能够大幅度降低废水中COD和悬浮物等各类污染物的含量，一次性投资较少，处理效果稳定，并且产水率相对提高。
2、半焦废水深度处理中膜技术的应用
煤化工半焦废水的生产过程主要是以不黏煤和弱黏煤为原料，采用中低温（约600℃~800℃）干馏处理，同时副产煤焦油和焦炉煤气。相较于焦化废水，半焦废水中污染物的浓度更高，成分也更复杂。其产生的废水中含有大量苯系物、酚类、多环芳烃、氮氧杂环化合物等有机污染物以及重金属等无机污染物，是一种典型的高污染、高毒性工业废水。
由于半焦行业兴起较晚，半焦废水的处理工艺不够成熟。焦化废水处理工艺，即“物化处理+生化处理+深度处理+浓盐水处理”，如图2所示，其中膜处理技术主要应用于脱盐处理工艺和浓盐水处理工艺中。
2.1 脱盐处理工艺
半焦废水中的脱盐处理一般采用组合膜工艺处理，处理工艺位于生化处理之后。在脱盐废水常结合超滤或纳滤（UF/NF）和反渗透（RO）工艺进行处理生化出水。因为UF可进一步去除水中悬浮物、胶体、有机物等杂质，而RO工艺主要通过反渗透膜脱除全部二价及以上离子和绝大部分一价离子，使得水中的离子浓度得到极大的下降，其出水完全可用于工业循环冷却用水。
2.2 浓盐水膜浓缩处理工艺
浓盐水的膜浓缩工艺，目前常用的有高效反渗透膜浓缩（HERO）、碟管式反渗透（DTRO）以及震动膜浓缩等。
HERO是一种主要用于预浓缩的热力蒸发系统的设施，其过程主要是先对来水进行软化除硬、脱气、加碱后，在高pH环境中，进入RO膜进行膜浓缩。运行过程中，RO膜处于连续清洗状态。碟管式反渗透（DTRO）是一种特种分离膜，其反渗透膜片和水力导流盘叠放在一起，相比于传统的反渗透，DTRO具有更宽的通道、更短的流程和高速湍流的特点，它可以延缓膜堵塞问题的出现，提高膜的使用寿命。震动膜浓缩采用平板反渗透膜进行浓缩处理，外加机械高频率震动在滤膜表面产生高剪切力的新型、高效的“动态”膜分离技术。根据大唐克旗项目投产一年后的工程实例，该技术相比于常规RO浓缩具有更好的过滤效率，因为高频振动，更有效的防止了膜面结晶，延长了膜的使用寿命。
煤化工行业的废水进行浓缩处理后，一般DTRO回收率为80%左右，其余膜浓缩工艺的水回收率均可达90%以上，水资源回收效率显著。
3、煤气化废水深度处理中膜技术的应用
煤气化是以煤或煤焦为原料，在一定的温度和压力条件下，将煤或煤焦与氧气、水蒸气等气化剂反应转化为水煤气的过程，应用较多的主要有碎煤加压气化、粉煤气化和水煤浆气化工艺。一般的气化废水需要经过预处理、生化处理、深度处理三个阶段。在生化处理后的出水中，难降解物质、COD、色度等指标往往很难达到排放标准，此时通过膜技术的处理，能够其满足回用水水质，因此膜技术成为了煤气化废水深度处理办法之一。目前常用的技术有膜生物反应器（MBR）、纳滤（NF）、超滤（UF）、反渗透（RO）等。
MBR是一种将生物降解与膜技术相结合的污水处理技术。首先依靠反应器内微生物降解污水中的有机污染物，再利用膜分离技术将大分子有机物、悬浮物截留在反应器内，使得出水与污泥固液分离，达到净化目的。
4、结语
我国煤化工行业发展迅速，产业不断升级，随之而来的水污染问题也日益严峻。膜技术因为其无相变、无化学反应、选择性好、适应性强、低能耗等特点，被广泛的应用煤化工各阶段废水处理。不仅是在深度处理中，在预处理、生化处理阶段也被广泛应用。另外，在电力、城市生活污水处理等领域，膜技术也被广泛应用着。通过膜组分与结构不断调整，可以适应不同行业出水要求和标准，所以其具有良好的发展方向和广阔的发展前景。（来源：大唐环境产业集团股份有限公司，中国人民大学环境学院）