淺談焦化廢水處理存在的問題及其解決對策

張永晨

（秦皇島清宸環(huán)境檢測技術(shù)有限公司，河北 秦皇島 066000）

20世紀(jì)80年代，中國煉焦和煤氣工業(yè)快速發(fā)展，焦炭的年產(chǎn)量接近1億t。焦化廠的建設(shè)給城鎮(zhèn)居民的生活帶來便利，極大地提高了人們的生活質(zhì)量[1]。但與此同時也帶來了一系列環(huán)境問題，它們每年排放數(shù)以百萬計的氨廢水，污染了許多河流和湖泊。究其原因是焦化廢水處理技術(shù)在設(shè)備的設(shè)計和建造方面仍處于較低水平，而含氨廢水的處理技術(shù)仍處于發(fā)展階段。所以，大多數(shù)工廠仍然采用一般的生化處理技術(shù)。該工藝對焦化廢水中揮發(fā)酚、氰化物等揮發(fā)性污染物有一定的去除效果，但對氨氮污染物沒有降解作用，排水中氨氮嚴(yán)重超標(biāo)。這些廢水的排放對受納水體造成了嚴(yán)重污染，造成受納水體水質(zhì)下降。

由于這個原因，當(dāng)然需要重建一套廢水處理設(shè)施的理想解決方案。目前，大多數(shù)焦化廠和天然氣廠經(jīng)濟效益差，利潤微薄甚至虧損?，F(xiàn)有的污水處理設(shè)施建設(shè)時間較短，同時，污水處理項目的占地和投資相對較大，放棄舊的改造，必然造成資金和土地資源的浪費，影響實際生產(chǎn)。

因此，筆者認為，為了解決焦化廢水的處理問題，最好結(jié)合焦化廢水排放源和現(xiàn)有的處理技術(shù)，找到一種更為實用的方法，達到降低成本、提高工作量的效果。筆者提出了兩種較為合適的解決方案：一是根據(jù)現(xiàn)有的處理工藝設(shè)施，有必要將其轉(zhuǎn)化為普通生化過程中的A/O生物脫氮工藝，二是分流焦化廠不同的廢水，建立新的CATA。

1 焦化廢水處理

1.1 廢水來源與水質(zhì)

焦化廢水主要有4種：煤干餾和煤氣冷卻產(chǎn)生的殘余氨水；氣體萃取后的廢水；焦油加工產(chǎn)生的廢水；其他生產(chǎn)廢水。焦化廢水的組分復(fù)雜，包括硫氰酸鹽和氨氮等高濃度組分，以及其他一些雜環(huán)化合物和多環(huán)芳烴，如油、聯(lián)苯等，它們不能生物解吸。

1.2 國內(nèi)焦化廢水處理

1.2.1 焦化廠廢水排放

煤高溫裂解成焦炭和煤氣的過程是生產(chǎn)焦化產(chǎn)品的過程。因此，廢水排放的來源包括：高溫煤熱解和氣體冷卻后的含氨廢水；氣體凈化中的最終凈化和粗苯分離罐中的氣體排放；其他產(chǎn)品在生產(chǎn)中的排放。

1.2.2 焦化廠廢水處理

目前，焦化廠的污水處理大多采用一般的廢水處理工藝，包括除油罐、調(diào)節(jié)罐等。雖然常規(guī)的廢水處理工藝能較好地去除苯酚、氰化物等分子，但重鉻酸鉀指數(shù)不能達到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，甚至出現(xiàn)較大偏差。

2 焦化廢水處理新工藝

2.1 生物處理

生物處理是利用微生物對廢水中的有機物進行氧化和分解的方法。在焦化廢水處理系統(tǒng)中，活性污泥法是焦化廢水中應(yīng)用最廣泛的生物處理技術(shù)之一，焦化廢水處理系統(tǒng)一般采用兩級處理，然而采用活性污泥法時，污水中的污染物難以滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是特殊的污染物。根據(jù)微生物的不同形態(tài)，其可以分為活性污泥法和生物膜法。近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和焦化污水處理方法的創(chuàng)新，生物處理技術(shù)已經(jīng)成為焦炭廢水處理的主要技術(shù)，前景廣闊。生物處理技術(shù)可以將大多數(shù)有機材料降解，水質(zhì)得到很大的提高。

活性污泥生物脫氮技術(shù)已應(yīng)用于攀枝花鋼鐵集團、昆明鋼鐵集團、首鋼集團等焦化廠，取得了良好的脫氮效果。氨氮和COD的去除率可達到95%，處理后的廢水達到了鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

寶鋼焦化廠原有的生物脫氮工藝已改為一種新技術(shù)。該技術(shù)的特點是在第一好氧階段適當(dāng)控制溶解氧的量。第二好氧階段，該段氨氮和COD不能完全氧化，污水處理效果優(yōu)于舊工藝。操作成本明顯降低。

一般說來，生物法具有廢水處理量大、處理范圍寬、運行費用較低的優(yōu)點。改進后的焦化廢水處理技術(shù)滿足了工程應(yīng)用的要求，使該技術(shù)在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。

2.2 化學(xué)處理

2.2.1 催化濕式氧化

催化濕式氧化技術(shù)利用空氣將廢水中的氨氮和有機污染物氧化成高溫、高壓下的無害物質(zhì)、氮和二氧化碳。該技術(shù)適用于處理農(nóng)藥、染料、橡膠、合成纖維和高生物降解性廢水。濕式催化氧化具有應(yīng)用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能源和有用材料等優(yōu)點。但是，由于該催化劑成本高、加工成本高、溫度高、壓力高，催化劑在工藝和設(shè)備上應(yīng)用比較嚴(yán)格，投資成本高。

2.2.2 電化學(xué)氧化技術(shù)

電化學(xué)水處理技術(shù)的基本原理是利用電極表面產(chǎn)生的強氧化活性物質(zhì)，使污染物在電極上直接電化學(xué)反應(yīng)，使氧化劑和氧化還原物轉(zhuǎn)化為污染物。研究表明，電化學(xué)氧化法具有氧化能力強、工藝簡單、無二次污染等優(yōu)點。它是一種很有前途的廢水處理技術(shù)。結(jié)果表明，電極材料、氯化物濃度、電流密度和pH值對電化學(xué)反應(yīng)過程中COD的去除率和電流效率有顯著影響。

2.2.3 臭氧氧化技術(shù)

臭氧是一種強氧化劑。它能與廢水中的大多數(shù)有機物和微生物發(fā)生反應(yīng)，可去除廢水中的酚類和氰化物等污染物，降低COD和BOD值，起到脫色、除臭、殺菌的作用。試驗結(jié)果表明，臭氧對廢水色度的去除率可達95%，但COD和特殊化學(xué)物質(zhì)的去除效果較差。它只能作為生物處理、混凝處理、工藝聯(lián)合處理焦化廢水的預(yù)處理手段。

2.2.4 等離子體處理技術(shù)

等離子體處理技術(shù)具有低能耗、處理量大、高效、應(yīng)用廣泛等特點，在生物降解性方面有很大的提高，是一種新型的環(huán)保技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，處理后，廢水中的酚、氰化物和COD等指標(biāo)大大降低，可以破壞焦化廢水中的有機物，等離子體處理技術(shù)發(fā)展前景廣闊。該技術(shù)利用高能納秒脈沖放電產(chǎn)生的高能電子（5～20 eV）、紫外線等綜合作用降解有機物，但是等離子體處理技術(shù)也有弊端，加工設(shè)備成本較高，增加了企業(yè)的投資成本，需要進一步改善和創(chuàng)新。

2.2.5 煙氣處理焦化廢水

煙氣處理焦化廢水是一種廢物處理方法。其本質(zhì)是利用余熱，將廢水通過反應(yīng)器中的傳熱物質(zhì)蒸發(fā)。其間，廢水中的有機物被煙氣中的飛灰或粉塵部分氧化和部分吸收，即去除廢水中的酚、氰化物、氨氮和苯等污染物。該專利技術(shù)已成功應(yīng)用于江蘇淮鋼焦化剩余氨水處理工程中。監(jiān)測結(jié)果表明，焦化廠殘氨全部處理完畢，廢水達到零排放。排放的大氣中氨氮、酚類和氰化物等主要污染物占剩余氨水污染物總量的1.0%～4.7%。

煙氣處理焦化廢水的方法應(yīng)用效果較好，值得廣泛推廣，該方法具有投資少、費用低、占地少的特點，在處理廢水后，其釋放的煙氣可以達到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，不會污染環(huán)境，也可以產(chǎn)生經(jīng)濟效益和社會效益。但是，該方法強調(diào)焦化氨的含量要與煙氣所需氨的量平衡，使用范圍受到限制。

2.3 生物-化學(xué)組合法

為了克服生物處理去除率低、化學(xué)運行成本高的缺點，人們考慮采用生化組合法，即改進傳統(tǒng)活性污泥法，如添加吸附劑（活性炭或粉煤灰）、混凝劑（聚合硫酸鐵或聚合鋁）、硫酸銨，添加有益細菌等，使未分解的有機物被氧化分解。一方面，廢水可以滿足標(biāo)準(zhǔn)排放。另一方面，減少了化學(xué)氧化劑或吸附劑的用量，降低了運行成本和水處理成本。

最常用的吸附劑是活性炭，它具有良好的吸附性和穩(wěn)定性。但是，活性炭吸附操作難度較大，成本較高，還沒有被各個企業(yè)廣泛應(yīng)用。去除高濃度焦化廢水中的酚類化合物時，凈化固體沉淀和輕質(zhì)焦油后，熄滅焦?fàn)t，關(guān)閉焦炭水，從而減少排放，降低運營成本，但此時污染物的轉(zhuǎn)移值得考慮。

3 焦化廢水處理中存在的問題

焦化廢水是一種難處理的高濃度有機廢水，富含含芳香族化合物和雜環(huán)化合物，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。理化處理方法對氨氮等物質(zhì)的去除率較低，不能結(jié)合使用，只能單一使用，才能保證廢水處理效果。該方法具有成本低、方便管理、施工簡單等特點，缺點就是施工占地面積大。如果使用其他處理方法，能夠?qū)⑽廴疚锿耆纸?，達到排放標(biāo)準(zhǔn)，但是其設(shè)備要求高、操作復(fù)雜、能耗大，不能廣泛應(yīng)用于各個企業(yè)。

4 焦化廢水處理的優(yōu)化策略

4.1 改進傳統(tǒng)生化工藝，優(yōu)化和引進生物脫氮工藝

20世紀(jì)，關(guān)于焦化廢水，最常用的處理方法是生化處理技術(shù)。這項技術(shù)只能處理簡單的廢水，很難滿足許多指標(biāo)的要求。此外，與目前的生化處理工藝相比，這一時期設(shè)計的公用設(shè)施往往較大，許多廠家生產(chǎn)的設(shè)備大多閑置，這會導(dǎo)致更大的浪費。在此基礎(chǔ)上，人們可以有效地改善普通生化處理工藝，結(jié)合生物脫氮工藝，使設(shè)備能夠以一定的方式使用，從而大大降低設(shè)備的閑置率。生物脫氮技術(shù)誕生于20世紀(jì)70年代的加拿大，在中國得到了廣泛的應(yīng)用，經(jīng)過多年的實際應(yīng)用和探索，中國形成了一定的體系，極大地改善了焦化廢水中氨氮污染物的處理效果，從而滿足氨氮的標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，該技術(shù)的具體實施，不僅促進了各種設(shè)備設(shè)施的最大化應(yīng)用，而且大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

4.2 實施污水分流處理技術(shù)，合理應(yīng)用催化濕空氣氧化技術(shù)

隨著煉焦工業(yè)的不斷進步和發(fā)展，煉焦廠廢水產(chǎn)生量逐年增加。在此背景下，我國有關(guān)部門對新建焦化廠廢水處理規(guī)模進行了重新設(shè)計，許多專家充分運用了廢水分流技術(shù)和催化濕式氧化技術(shù)，以處理氨水。人們可以采用傳統(tǒng)的生化處理技術(shù)，綜合應(yīng)用其他處理技術(shù)，提高處理效果。催化濕空氣氧化技術(shù)在焦化廢水處理中具有良好的效果，它不僅提高了處理效率，而且取得了一定的環(huán)境效益，值得推廣。

4.3 嚴(yán)格控制工藝參數(shù)

冬季天氣寒冷，人們應(yīng)該控制好污水井的溫度，使其保持在40℃左右，溫差不超過5℃，保證整個生化系統(tǒng)的正常運行。當(dāng)進水溫度低于35℃時，應(yīng)定期清洗蒸發(fā)氮換熱器，合理控制生化系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的水溫。其次，還應(yīng)控制好氧池中氧氣的溶解能力，不宜過低或過高，以保證好氧池中溶解氧在合理范圍內(nèi)，從而促進苯酚、氰化物等有機物的有效溶解，促進生化反應(yīng)。三是控制好氧池的堿度，初始硝化作用會消耗污水的含鹽量，人們需要額外加鹽，這樣才能保證鹽度滿足要求，從而降低污水中有害物質(zhì)的濃度。四是保證預(yù)處理混凝劑的高效性，結(jié)合實際情況合理選擇混凝劑，不斷提高沉淀效果。

5 結(jié)語

焦化廢水是焦化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機廢水，其中富含多種污染物，給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染，影響人們的生活質(zhì)量和身體健康。目前，很多廢水處理技術(shù)難以滿足我國的廢水處理要求。因此，我國要開發(fā)適合自身的焦化廢水處理技術(shù)，提升經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，降低成本，防止二次污染，促進經(jīng)濟和環(huán)境實現(xiàn)和諧發(fā)展。