焦化廢水資源化利用和零排放工藝應(yīng)用進(jìn)展

郭軍

（潞安集團(tuán)建設(shè)中心，山西長治 046299）

焦化廢水資源化利用和零排放工藝應(yīng)用進(jìn)展

郭軍

（潞安集團(tuán)建設(shè)中心，山西長治 046299）

分析焦化廢水處理現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹有機(jī)物去除技術(shù)、鹽分去除技術(shù)等焦化廢水處理工藝技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)例，提出目前焦化廢水處理工藝技術(shù)存在的問題及解決措施。從國內(nèi)已投運(yùn)的焦化廢水資源化利用工程來看，高級氧化、吸附、膜分離等技術(shù)能夠有效去除焦化廢水中的污染物，回用水指標(biāo)滿足循環(huán)水和鍋爐補(bǔ)充水的要求，具有顯著的推廣意義。

焦化廢水 干熄焦 生化工藝 深度處理

焦化廢水主要來自焦?fàn)t煤氣初冷和焦化生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)用水以及蒸汽冷凝廢水，含有大量有毒有害成分，包括酚氰化合物等有機(jī)化合物、氨氮等其他無機(jī)化合物，其中最難生物降解的有吡啶、吲哚和喹啉等幾種污染物[1]。由于焦化廢水成分復(fù)雜，各類污染物濃度高、可生化性低、難以生物降解，因此對焦化廢水的處理與利用一直是國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者研究的熱點(diǎn)。

1 焦化廢水處理現(xiàn)狀

焦化廢水處理的主要方法有物理法、化學(xué)法、生物法以及或兩種或三種方法的組合?；瘜W(xué)法主要有藥劑法，物理化學(xué)方法主要有沉淀法、氣浮法、樹脂法、膜分離等，生物化學(xué)法主要采用活性污泥法或者生物膜法。近幾年，許多科研部門研究高效生物菌種、催化氧化、SMART[2]等吸附技術(shù)。從多年焦化廢水工程生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可以看出，生物化學(xué)法用于焦化污水處理是一種較為經(jīng)濟(jì)的處理工藝，已在國內(nèi)各焦化廠廢水處理工程中廣泛采用。生物化學(xué)法是微生物在有氧條件下，通過細(xì)胞合成、新陳代謝等作用轉(zhuǎn)化或降解水中的有機(jī)物，使有機(jī)物變成二氧化碳和水，是一種典型的經(jīng)濟(jì)高效技術(shù)；而硝化反應(yīng)主要是將水中的氨氮轉(zhuǎn)變成硝態(tài)氮的過程，反硝化是將水中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)獾倪^程。目前，國內(nèi)焦化廢水處理主要采用硝化—反硝化（A/O）工藝及在此基礎(chǔ)上開發(fā)的A-A-O工藝、A-A-O-O工藝。

隨著《GB 16171—2012煉焦化學(xué)工業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)》的頒布執(zhí)行及干熄焦項(xiàng)目的投產(chǎn)，僅靠原先的生物化學(xué)方法已經(jīng)不能達(dá)到處理要求，且獨(dú)立焦化企業(yè)水平衡被破壞，廢水不能被循環(huán)使用，因此各個企業(yè)紛紛上馬焦化廢水深度處理工藝，開展焦化廢水的改造升級及資源化利用。

2 焦化廢水處理工藝技術(shù)及其應(yīng)用

焦化廢水現(xiàn)有的處理工藝是預(yù)處理+生化等，新增工藝是在原生化工藝的基礎(chǔ)上增加物理和化學(xué)的方法，主要有混凝、催化氧化、膜分離等，亦稱深度處理，主要作用是進(jìn)一步去除水中的色度、懸浮物、難降解有機(jī)物及鹽分，使水質(zhì)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，可以循環(huán)利用。

2.1 有機(jī)物去除技術(shù)

2.1.1 高級氧化技術(shù)

高級氧化技術(shù)是在難生物降解（氧化）背景下提出的，應(yīng)用此技術(shù)能產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基（·OH），羥基自由基（·OH）能使大分子難降解有機(jī)物氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)。高級氧化技術(shù)一般需要高溫高壓、電、聲、光照輻射及催化劑等反應(yīng)條件，按照反應(yīng)條件可分為光化學(xué)氧化、催化濕式氧化、Fenton氧化、臭氧氧化、電化學(xué)氧化等[1]。

2.1.1.1 光化學(xué)氧化法

光化學(xué)氧化法在光輻射條件下激發(fā)O3、H2O2、O2和空氣等氧化劑，產(chǎn)生·OH氧化分解有機(jī)物，主要包括光激發(fā)氧化法（如O3/UV）和光催化氧化法（如TiO2/UV）。光激發(fā)氧化法與光催化氧化法的區(qū)別在于是否在反應(yīng)溶液中加入一定量的半導(dǎo)體催化劑，共同點(diǎn)是兩者都在光輻射條件下產(chǎn)生·OH氧化分解有機(jī)污染物。

2.1.1.2 催化濕式氧化法

催化濕式氧化法是在高溫（123～320℃）、高壓（0.5～10 MPa）的條件下，通過催化劑（氧化物、過渡金屬等）作用，將污水中的污染物氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質(zhì)的方法。

2.1.1.3 臭氧氧化法

臭氧氧化法主要是通過臭氧的強(qiáng)氧化作用，將水中的污染物氧化成二氧化碳和水的過程。根據(jù)作用機(jī)理可以分為直接反應(yīng)和間接反應(yīng)。其中：直接反應(yīng)是指臭氧與有機(jī)物直接發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，具有較強(qiáng)的選擇性，對不飽和烴類化合物有較強(qiáng)作用；間接反應(yīng)是指在催化劑（金屬類）或者光照的條件下，臭氧分解產(chǎn)生·OH分解有機(jī)物進(jìn)行的氧化反應(yīng)。

2.1.1.4 Fenton氧化法

Fenton法是利用亞鐵離子的作用，使H2O2催化生成具有強(qiáng)氧化能力的·OH自由基，使水中各種難降解的有機(jī)化合物氧化分解，轉(zhuǎn)變成二氧化碳和水的過程。用Fenton法處理難降解廢水的影響因素主要有pH、H2O2的投加量和鐵鹽的投加量。

2.1.2 吸附技術(shù)

吸附是流體（氣體或者液體）與比表面積大的多孔固體接觸時流體中某一組分或多個組分在固體表面富集的現(xiàn)象。根據(jù)作用原理，可以分為物理吸附和化學(xué)吸附，吸附劑因具有較大表面積，能廣泛吸收廢水中的污染物，使水質(zhì)得到凈化[2]。

2.1.3 膜生物反應(yīng)器（MBR）

膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor,MBR）為膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)合二為一的新型廢水處理技術(shù)，以膜組件取代傳統(tǒng)活性污泥法末端的二沉池，使生物反應(yīng)器中活性污泥保持較高濃度、微生物有機(jī)負(fù)荷提高、污水處理設(shè)施占地面積減少，并通過延長污泥泥齡減少剩余污泥量，主要作用機(jī)理是利用膜分離截留水中的大分子有機(jī)物與活性污泥[3]。

2.2 鹽分去除技術(shù)

2.2.1 反滲透分離技術(shù)

反滲透又稱逆滲透，是以壓力差為推動力、從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。反滲透可以去除水中多價及單價離子，分離效率高，脫鹽率高[4]。

2.2.2 電滲析技術(shù)

電滲析技術(shù)是在外加直流電場的條件下，利用離子交換膜的選擇透過性（即陽離子可以透過陽離子交換膜，陰離子可以透過陰離子交換膜），陰、陽離子分別向陽極和陰極定向移動的過程，從而實(shí)現(xiàn)溶液的淡化、濃縮、精制或純化，是電化學(xué)和滲析擴(kuò)散過程的結(jié)合[5]。

2.3 應(yīng)用實(shí)例

從國內(nèi)已投運(yùn)的焦化廢水回用工程中篩選出幾家有代表性的廢水工程，如表1所示。

表1 工程應(yīng)用實(shí)例

3 存在問題及解決措施

3.1 存在問題

1）因受上游工藝影響，焦化廢水水質(zhì)波動較大，對生化系統(tǒng)的沖擊較大，造成后續(xù)工序的不穩(wěn)定情況較多，反滲透膜化學(xué)清洗較為頻繁，對膜的壽命影響較大。

2）化學(xué)清洗液、解析液（吸附劑再生）都是富含鈣鎂及有機(jī)物的污水，色度和懸浮物較高，處理難度較大。

3）濃鹽水的去向一直是一項(xiàng)難題，目前主要用于濕熄焦和煤場抑塵，制約了干熄焦的發(fā)展。

3.2 解決辦法

及時了解水質(zhì)動態(tài)變化，強(qiáng)化分析監(jiān)測，增加調(diào)節(jié)池及事故池容量，穩(wěn)定水質(zhì)；利用新技術(shù)處理化學(xué)清洗液和濃鹽水，增加回收率等措施。

4 結(jié)語

從國內(nèi)已投運(yùn)的焦化廢水資源化利用工程來看，高級氧化、吸附、膜分離等技術(shù)能夠有效去除焦化廢水中的污染物，回用水指標(biāo)滿足循環(huán)水和鍋爐補(bǔ)充水的要求，具有顯著的推廣意義。

[1]劉金泉，王凱，王發(fā)珍.幾種高級氧化技術(shù)在焦化廢水深度處理中的應(yīng)用比選[J].水處理技術(shù)，2009（1）：112-115.

[2]肖林波，曲鵬飛，張建孝.焦化廢水深度處理研究進(jìn)展[J].山東冶金，2012，34（5）：5-7.

[3]劉玉忠，苗宇峰.焦化廢水深度處理回用技術(shù)進(jìn)展及探討[J].廣東化工，2014，41（7）：145-147.

[4]穆明明，左青.全膜法在焦化廢水回用的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2015，35（1）：97-100.

[5]梁源，姚林，趙志娟，等.焦化生化出水電滲析脫鹽研究[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2015，32（5）：85-91.

（編輯：胡玉香）

Progress of Coking Wastewater Reuse and Zero Emission Process

GUO Jun
（Construction Center of Shanxi Lu’an Group Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 046299）

This paper analyzes the current situation of coking wastewater treatment,introduces the organic removal technology,salt removal technology of coking wastewater treatment technology and its application,and puts forward existing problems and countermeasures of the current coking wastewater treatment technology.From the perspective of coking wastewater recycling projects,advanced oxidation,adsorption,membrane separation technology can be effectively remove pollutants in coking wastewater and reclaimed water meets the requirement of circulating water and boiler water,which has significant promotion significance.

coking wastewater,coke dry quenching,biochemical process,advanced treatment

X703

A

1672-1152（2016）06-0037-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.06.13

2016-12-12

郭軍（1984—），男，工程師，碩士，主要從事環(huán)保工程建設(shè)及三廢資源化利用工作。