焦化廢水深度處理技術研究

李變云，武麗琴

(呂梁職業(yè)技術學院，山西 呂梁 032300)

引 言

現階段，人類面臨的主要問題是水資源的緊張。所以針對于水相關的問題，焦化企業(yè)必須引起高度重視并妥善處理，首先，在企業(yè)運營過程中應不斷供應新水，以展開鍋爐補水和冷卻循環(huán)。另一方面還需做高濃度焦化廢水處理，以處理污染的水，進而使環(huán)境得到有效保護，確保可持續(xù)發(fā)展的成功實現[1]。而上述問題均可通過污水深度處理技術實現，最終讓水資源得到節(jié)約，促進水使用效率的提升。

1 焦化廢水處理概述

焦化廢水是我們日常生活中常見的有機廢水，濃度較高，往往存在于精制化工產品、煤高溫干餾、煤氣凈化環(huán)節(jié)中。其成分較多，由吡啶、酚、喹啉、吲哚、氨氮、氰化物等污染物和物質構成，色度較高。在處理焦化廢水之前，COD質量濃度、氨氮質量濃度分別為3 000 mg/L～5 000 mg/L、300 mg/L～500 mg/L，由此可以發(fā)現，焦化廢水屬于工業(yè)廢水的一種，其有毒，容易引發(fā)嚴重污染，同時難以降解。我國當前諸多企業(yè)主要運用浮選除油、重力除油、后混凝處理、污水調節(jié)、生物脫氮處理五種工藝，基本上可以做到排放和標準相符。但排放的焦化廢水還是會影響環(huán)境，于是諸多企業(yè)便開始嘗試通過深度處理技術處理外排的廢水后，將其回用于生產，從而做到不外排焦化廢水(如圖1 )。

圖1 焦化廢水處理與回用工藝流程圖

2 焦化廢水深度處理技術

2.1 混凝沉淀法

此法的基本原理為將特定的混凝劑加入到廢水中，受混凝劑電解質性質的影響，就會有膠團形成于水中，進而和廢水中物質發(fā)生電中和，致絮凝體出現，最終將污染物去除。如采用混凝沉淀法，能有效去除可以和水相溶的有色物質、不溶于水的膠體、微小懸浮物和一些有機物，針對混凝效果而言，渾濁度、pH值、水溫、水力是主要影響因素，且混凝劑的選擇直接關乎到混凝沉淀法使用效果。混凝工藝不僅操作起來非常簡單，無需較高的處理費用，且具有良好效果和很強的適應性，另外，還可改善原水的感官指標(濁度、色度等)，去除多種有毒有害污染物。

2.2 膜分離法

膜分離法，主要是利用選擇性透過膜這一典型分離介質，在兩邊不斷增加壓力差、濃度差或電位差，促使廢水中污染物、雜質被選擇性透過膜予以清除，進而起到凈化水質效果。此法優(yōu)勢眾多，包括低能耗、高效率、強適應性以及操作簡便等，作為一種新型污水處理技術，其不僅發(fā)展迅速，且發(fā)展空間也非常大，具有很強的實用性。

現階段，膜分離技術種類較多，納濾、微濾、反滲透、超濾是比較常見的幾種類型。目前，超濾-反滲透的雙膜法廣泛運用于焦化廢水深度處理中，經過超濾-反滲透處理后，水質可符合工業(yè)循環(huán)冷卻水要求，及時補給鍋爐，進而提高生產效率。

2.3 生物處理法

當前，焦化廢水深度處理中，作為生物處理法的膜生物反應器(MBR)和曝氣生物濾池(BAF)運用最為常見[2]。

在兩種生物處理法中，當前運用得最多的當屬曝氣生物濾池(BAF)，其功能多樣，主要有生物吸附、過濾和生物氧化，同時砂濾池、曝氣池、二沉池還能將有機污染物以及磷、氮等有效消除。同時，曝氣生物濾池具有負荷大、沖擊性強、能耗低、出水水質優(yōu)等顯著優(yōu)勢。

后者采取高效能廢水處理工藝，在處理過程中巧妙地運用膜分離技術，取得了顯著的成效，可廣泛運用于中水回用、污水處理中。膜生物反應器優(yōu)勢表現為設備小巧、占地面積不大、具有自動化控制系統(tǒng)，可降低成本投入。

2.4 高級氧化法

高級氧化法就是以化學或物理化學的形式對水中的有機污染物進行氧化，使之成為無機物，又或是把其轉化為中間產物，未有較大的毒性，且降解起來也很方便，其本質為產生如羥基自由基等具有較高活性的自由基，憑借其強氧化性徹底、有效清除廢水中污染物。目前，針對焦化廢水深度處理而言，臭氧氧化法、光催化氧化法、Fenton氧化法、超聲波氧化法、電化學氧化法是普遍使用的方法。高級氧化法可在很短時間內做出反應，不會引發(fā)二次污染，且操作和管理均十分方便[3]。Fenton氧化法在酸性環(huán)境中，H2O2同Fe2+之間產生強烈的自由基鏈反應，可產生大量的·OH，進而有效吸收有機污染物。同時，處理廢水時還會產生氧化與混凝作用，有效降低廢水中CODcr含量。臭氧氧化法，利用臭氧自身所具備的強氧化性特征，有效吸收廢水中有機污染物。在水中，臭氧能夠分解生成·OH，而其具有非?？斓难趸俾剩椅从羞x擇性，基本上廢水中每一種類型的有機物均可與之發(fā)生氧化反應。美國一家煉焦廠采用臭氧氧化技術處理焦化廢水，統(tǒng)計結果表明，廢水中酚含量降低了98%。然后，添加銅這一催化劑，氰化物含量降低了99.5%。

3 焦化廢水深度處理技術的研究方向

目前，針對焦化廢水的處理，國內外鋼鐵企業(yè)大多數采用生化法，并選取相對應的深度處理進行進行配合。但是，全球環(huán)保標準不斷優(yōu)化與嚴格，焦化廢水深度處理技術也得以有效發(fā)展及廣泛運用，研究的重點主要表現為以下幾點：1) 目前，吸附法和混凝沉淀法是焦化廢水深度處理常見技術，接下來應重點研發(fā)高效率、選擇性高、不會誘發(fā)第二次污染的吸附劑與混凝劑，有效控制成本投入，優(yōu)化處理效果。2) MBR法和膜分離法具有顯著的優(yōu)勢，并逐漸運用于焦化廢水深度處理環(huán)節(jié)中。接下來，我們應積極研發(fā)成本投入低的過濾膜。3) 高級氧化法不僅能夠快速處理，盡快氧化，且還不會造成二次污染，雖然現階段大部分高級氧化技術尚未得到應用，還存在一些問題，但其在焦化廢水深度處理領域的應用前景還是非常廣闊的。應推動高級氧化法廣泛運用于工業(yè)行業(yè)中，并研發(fā)出穩(wěn)定性強、高效率、成本投入低、催化活性強的氧化劑與催化劑。4) 多種焦化廢水深度處理技術的聯(lián)合工藝是焦化廢水深度處理重點研究方向。雖然現在有很多種焦化廢水深度處理技術，但單一方法處理效果無法讓要求得到滿足，且各方法還有高處理成本的問題存在，所以在具體應用時需聯(lián)合部分技術，以起到取長補短的作用(如圖2)。

圖2 (磁)混凝/過濾+臭氧催化氧化+超濾+反滲透深度處理組合工藝

4 結語

鑒于焦化廢水具有復雜的水質，因而若采取單一深度處理方法，往往無法讓廢水的達標排放實現。所以，需將特定項目水質情況結合起來，對合適的處理工藝組合予以選擇，以起到相輔相成的效果。