關(guān)于焦化廠廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展的探討

摘 要：焦化廢水是煤制焦炭、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的廢水。受原煤性質(zhì)、煉焦工藝、焦化產(chǎn)品回收等諸多因素的影響，其成分復(fù)雜多變，屬于難處理的工業(yè)廢水。利用傳統(tǒng)的方法和工藝處理焦化廢水不能達(dá)到令人滿意的效果。筆者基于多年的工作經(jīng)驗(yàn)，從生化處理、物理化學(xué)手段等方面介紹了處理焦化廢水的常見技術(shù)手段，并對(duì)焦化廢水處理前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：焦化廢水；生化處理技術(shù)；物理化學(xué)法

引言

作為一個(gè)焦炭生產(chǎn)和消耗大國，我國的焦炭產(chǎn)能近年來一路狂飆。截止到2007年，我國的焦炭產(chǎn)量已經(jīng)占據(jù)全球產(chǎn)量的六成之多，高達(dá)3.3億多噸。在煉焦、凈化煤氣及廢品回收利用環(huán)節(jié)中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，其成分較復(fù)雜，酚類、吲哚、喹啉、氨類、環(huán)芳烴類等污染物含量較高，同時(shí)也不乏無機(jī)氟離子、氰一類的劇毒物質(zhì)，一般手段無法完成降解。一旦廢水超標(biāo)排放，對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來的損害是難以想象的。因而焦化廢水處理問題是多年來困擾相關(guān)專家的一大難題。

1 生化處理技術(shù)

國內(nèi)對(duì)預(yù)處理后的廢水多采用好氧厭氧生化處理法，但此法對(duì)多環(huán)和雜環(huán)類化合物效果不大，尤其對(duì)氨氮這樣的劇毒物質(zhì)，處理指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。近年來，通過大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，PACT、光合細(xì)菌、活性污泥等生化方法得到了一定程度的推廣。

1.1 PACT

在活性污泥曝氣池中加入活性碳粉，借助其很強(qiáng)的吸附能力，聚集有機(jī)物和氧氣，為微生物的快速生長(zhǎng)提供足夠養(yǎng)分，進(jìn)而加快有機(jī)物氧化分解進(jìn)程?；钚蕴靠梢杂脻窨諝庋趸ㄔ偕?。國內(nèi)外的大量實(shí)踐已經(jīng)證明，這種方法的性價(jià)比很高，除廢水效果上佳。葛文準(zhǔn)在PACT法方面做了大量研究，針對(duì)水力駐留時(shí)間、活性炭添加量控制、曝氣時(shí)間和溫度等方面進(jìn)行了深入探索。

1.2 厭氧生物法

UASB（上流式厭氧污泥床）技術(shù)逐漸在焦化廢水處理領(lǐng)域興起。荷蘭科學(xué)家G.Lettiga在上世紀(jì)七十年代默契發(fā)明了這種方法的反應(yīng)容器，絕大部分微生物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。反應(yīng)器裝有三相分離器，對(duì)固氣液三相完成隔離處理。陳常州在前人的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定了該方法的詳細(xì)工藝配比：CODcr密度在每升2000毫克以上，ph值控制在6～7.5的范圍內(nèi)，處理溫度區(qū)間為30～35攝氏度，CODcr負(fù)荷量為10～15kg/（m3.d），駐留時(shí)間不超過12小時(shí)，不低于3小時(shí)。在這樣的參數(shù)條件下，CODcr清除率不低于80%，有時(shí)甚至到達(dá)90%左右。另外，活性厭氧膨脹床在處理焦化廢水時(shí)效果同樣顯著，對(duì)于酚類、環(huán)類物質(zhì)該方法較有效。

1.3 A/O聯(lián)合法

單獨(dú)使用厭氧或好氧技術(shù)往往不能達(dá)到理想效果，因此有研究者嘗試將厭氧好氧聯(lián)合使用。趙建夫首先嘗試厭氧酸化結(jié)合好氧法處理廢水，實(shí)驗(yàn)證明焦化廢水經(jīng)過酸化后，廢水有機(jī)物降解效果明顯改善，使得CODcr去除率在后續(xù)的處理環(huán)節(jié)里大大提升。對(duì)于像萘、喹啉和吡啶這類難處理物質(zhì)，平均清除率也在65%左右，相比一般好氧法僅20%的去除率，這種方法優(yōu)勢(shì)明顯。鞍山焦炭研究院和一些單位開展合作，運(yùn)用好氧-厭氧固定膜生物法也取得了良好效果。

2 物理化學(xué)方法

2.1 化學(xué)沉淀法

劉小嵐、黃文水等采用化學(xué)沉淀試劑MgCl2.6H2O和MgHPO4.3H2O（或NaHPO4.12H2O）對(duì)剩余氨水進(jìn)行預(yù)處理，效果很好，氨氮去除率接近100%。焦化廢水中的NH4+會(huì)與沉淀劑反應(yīng)，生成磷酸鎂沉淀。在弱酸性（ph值9左右）條件下，使Mg2+、NH4+、PO43-的摩爾比為14：1：0.8時(shí)，氨氮基本上能得到完全清除。廢水經(jīng)過處理后，氨氮濃度有原來的兩千毫克每升降至15毫克每升，完全符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 Fention試劑法

該試劑是由過氧化氫和二價(jià)鐵離子混合后得到的一種超強(qiáng)氧化劑，由于它能夠產(chǎn)生氧化能力很強(qiáng)的氫氧根自由基，對(duì)于采用普通氧化手段難以奏效的有機(jī)廢水，處理時(shí)縮短、溫度壓力狀況穩(wěn)定，且沒有二次污染。最近30年來，這種方法得到了一大批環(huán)保學(xué)者的青睞。

周志輝聯(lián)合聚硅硫酸鋁混凝沉淀家和Fention試劑，以隔油焦化廢水作為研究對(duì)象，取得了良好效果。并為該方法在工廠一線的推廣奠定了理論基礎(chǔ)。在外部條件滿足的情況下，廢水的CODcr值可降至38mg/L，達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，去除率在97%左右。

2.3 混凝沉淀法

混凝法原理是向廢水中加入混凝劑，利用水解后的氫氧化物膠體和水合離子中和廢水物質(zhì)的電荷，使帶點(diǎn)物質(zhì)凝聚，對(duì)于處理細(xì)小懸浮物、膠體微粒有不錯(cuò)的效果，藉此可以降低廢水色度濁度。不過，該法對(duì)可溶性有機(jī)物效果不大，一般只用于廢水的后期深度處理。這種方法的成本較低，間歇使用和連續(xù)使用皆可。

混凝劑是混凝法的關(guān)鍵所在。國內(nèi)焦化廠一般采用PFS（聚合硫酸鐵），外加PDM（聚丙烯酰胺）為助凝劑。吳梅深入研究了混凝澄清法，并通過實(shí)驗(yàn)證明，運(yùn)用該法處理焦化廢水時(shí)，將PF和PDM的投加量分別控制在25mg/L和0.2mg/L時(shí)，能夠去除一半的CODcr和38%的氰化物。

3 焦化廢水處理前沿的研究開發(fā)

3.1 催化濕式氧化技術(shù)

在高溫高壓和催化劑助推下，利用氧氣將水溶有機(jī)物氧化，轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂投趸?，是上世紀(jì)七十年代開發(fā)的技術(shù)。打扮煤氣公司用質(zhì)量濃度2%的Ru/TiO2充當(dāng)催化劑，在9Mpa、270攝氏度、流速2L/h的條件下，氨氮濃度下降明顯。排放氣體也不含有硫氧化物、氮氧化物等有害氣體。

在日本和美國，此類方法已有工程應(yīng)用，屬于技術(shù)前沿，發(fā)展前景廣闊。但是此法也存在問題，那就是設(shè)備材料要求很高；催化劑昂貴。大連理工大學(xué)在上世紀(jì)90年代初期，開發(fā)出了雙組份活性催化劑。

3.2 煙道氣的應(yīng)用

利用專門的噴霧處理塔，使得煙道氣體與氨水混合產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，SO2、NH3以及氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成硫化銨，在煙塵上附著的有機(jī)污染物在高溫爐膛內(nèi)分解。冶金工業(yè)部的項(xiàng)目“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”或國家專利，該法去除了氨水中的焦油和SS，在淮鋼集團(tuán)的氨水處理中得到應(yīng)用。但該法的弊端是需要專屬設(shè)備，且管道腐蝕嚴(yán)重，常發(fā)生堵塞問題。

4 結(jié)語

近年來，國人的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。國內(nèi)外的諸多專家都對(duì)焦化廢水處理技術(shù)做出了新的嘗試。深入研究焦化廢水處理工藝，既是環(huán)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和科研重點(diǎn)，也是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的客觀需要。焦化廠在建廠伊始就應(yīng)該充分考察周遭環(huán)境，思考能否將廢水方便的送達(dá)周圍洗煤廠、鋼鐵冶煉廠的廢水處理站，使處理方案更加可行。可以說，只有將現(xiàn)有方法有機(jī)結(jié)合，并積極開展新方法的研究，才能找到治理焦化廢水切實(shí)有效的處理手段。

參考文獻(xiàn)

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