焦化廢水處理技術(shù)進展與發(fā)展方向

高 超

（鞍山華泰環(huán)能工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山 114000）

1 焦化廢水概述

焦化廢水作為一種極難降解的有機廢水，其中攜帶有許多有毒、有害且難以降解的物質(zhì)，大多都是來自于焦爐煤氣生產(chǎn)過程中蒸汽冷凝的廢水和生產(chǎn)用水。焦化廢水特指煤煉焦、凈化煤氣、化工物質(zhì)回收以及化工物質(zhì)制作過程中生產(chǎn)的廢水。焦化廢水中含有多種環(huán)芳烴，不僅很難被降解，并且多數(shù)本身即為強致癌物質(zhì)，無論是對環(huán)境還是對人類健康都存在著極大的威脅。

2 焦化廢水處理技術(shù)進展

2.1 預處理

焦化廢水的預處理涵蓋除酚、脫氫、蒸氨、除油等步驟，通過這一系列的流程可以大幅度減少生化處理階段產(chǎn)生的污染強度并提升焦化廢水的生化特性。在處理過程中通常會運用技術(shù)方法對臭氧進行氧化預處理，并且已經(jīng)通過相關實驗研究得到經(jīng)過此種方式得到的焦化廢水，其B/C 的值可以從0.068 提高為0.281，正是因為此數(shù)據(jù)說明了該方法的可行性。

2.2 生化處理

當前活性污泥以其效率高、操作方便、試驗成本低等優(yōu)勢被廣泛應用于生化處理實驗，同時是生物處理過程中的核心手段。除此之外，添加碳源和載體等方式對于生化處理過程同樣具有促進作用，對于焦化廢水的處理效果，通過加入海綿鐵的聚氨酯泡沫所形成的復合載體與只有聚氨酯泡沫為載體的SBR 反應器相比較，可以看出，加入海綿鐵的反應器能更有效更快速的對COD 與NH3-N 等物質(zhì)進行處理，其主要原因是海綿鐵可以促進微生物的生長，進而提高污泥特性，并最終促進焦化廢水中有機物的沉淀。

2.3 深度處理

2.3.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法即利用吸附、架橋、網(wǎng)捕等方式，將焦化廢水中的有機物、氮磷等可溶解無機物、總氰化物、總懸浮物去除掉。目前使用最頻繁的混凝劑包括聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁等，然而，隨著科技的發(fā)展進步，更高效更方便復合型混凝劑逐步走入大眾視野。通過最新實驗數(shù)據(jù)表明，新型鐵鹽混凝劑能夠?qū)⒔够瘡U水中的COD 與色度的值降低以滿足國家相關排放要求。

2.3.2 吸附法

吸附法即通過多孔吸附劑的吸附原理將焦化廢水中的氨氮、氰化物以及長時間危害環(huán)境的有機物去除掉，當前較常見的吸附劑有粉煤灰、活性炭、硅藻土、膨潤土、沸石等等。此方式以其操作方便、成本較小、處理結(jié)果較理想等優(yōu)勢得到相關企業(yè)的廣泛應用。

2.3.3 膜生物反應器

膜生物反應器通常與其他方式連用才能使處理過后的焦化廢水達到國家排放標準?，F(xiàn)如今，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，該方法一般會與RO 膜處理方式結(jié)合使用或采用多級膜處理方式等。

2.3.4 膜分離

膜分離技術(shù)主要針對焦化廢水處理過程中的深度處理過程，該技術(shù)主要通過超濾（UF）-反滲透（RO）雙膜技術(shù)進行處理。其中，UF 技術(shù)主要針對的是焦化廢水中的懸浮物、大分子有機物以及膠體等的去除，RO 則主要針對廢水中的無機鹽等。

2.3.5 高級氧化法

1.超聲氧化法。超聲氧化法優(yōu)勢明顯，其反應過程溫和無刺激、效率高且無副作用并且降解速率較快，但也有一些小缺陷，比如處理能力不高，前期投入成本高等。當前，直接微波輻射、微波誘導催化氧化、微波輔助高級氧化等都是常用的超聲氧化技術(shù)，這其中，微波誘導催化氧化、微波輔助高級氧化這兩種方式搭配活性炭吸附處理方式能夠?qū)⒔够瘡U水的處理結(jié)果達到國家排放要求。

2.超臨界水氧化。超臨界水的氧化過程應該在水位于超臨界狀態(tài)時進行，這時溶解在超臨界水中的有機物和氧化劑之間沒有相界面，這樣，焦化廢水中存在的有機物按照氫氧化的超臨界技術(shù)產(chǎn)生迅速且完全的氧化反應，而后形成CO2和H2O 等小分子物質(zhì)。[1]目前，在焦化廢水處理過程中，該技術(shù)廣泛應用于濃度較高的廢水處理過程中，雖然該技術(shù)使用較為安全廣泛，但仍存在系統(tǒng)穩(wěn)定性差以及儀器腐蝕嚴重等技術(shù)難題需要相關技術(shù)人員進一步調(diào)查研究。

3.焦化廢水零排放實踐。一煤化工企業(yè)利用新的技術(shù)手段對其焦化廢水的處理過程進行提升完善，在原本的物理治理+生化治理+混凝沉淀的廢水處理技術(shù)過程中加入高階氧化+脫鹽+超濾+反滲透這一針對深度處理的技術(shù)方案，通過這一升級改造之后，焦化廢水的處理效果更加完善。經(jīng)檢測通過這一改造技術(shù)之后水的質(zhì)量可以滿足再生水回收、冷卻水處理的相關國家標準。因此，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)與生化系統(tǒng)可以與該系統(tǒng)有效結(jié)合，從而大幅度節(jié)約水資源，這樣該企業(yè)就可以得到一整套完整的節(jié)水排水系統(tǒng)。

3 多種組合工藝對焦化廢水處理的研究

3.1 PAC-MBR 組合工藝

裴亮等人在此過程中研究了焦化廢水的處理方法。該試驗采用的是未經(jīng)處理的焦化廢水，從焦化裝置A/O 凈化過程中提取回流污泥。首先，以粉末狀活性炭（PAC）分析對膜通量和膜過濾阻力大小的影響，從而確定了PAC 200 mg·L-1的劑量。通過該實驗能夠發(fā)現(xiàn)實驗溫度以及溶解氧(DO)濃度能夠明顯影響到去除COD 的效果。當反應器的水溫度超過25℃時，DO 的量大于3 mg·L-1，COD 通過系統(tǒng)的作用其去除率會超過86.8%。同時表明，采用組合法去除COD 的方式比獨自采取MBR 技術(shù)提升25%左右，這表明PAC 吸附作用能夠明顯提升MBR 體系中有機物的去除效率。溫度、pH 值和DO 濃度對NH3-N 的去除效果有著明顯的促進作用，如果水溫超過22℃，則pH 值為7～8，且DO 大于3 mg·L-1，則系統(tǒng)中NH3-N 的去除率將達到98%以上，組合技術(shù)和MBR 技術(shù)對于污濁度的去除率大致相同，表明濁度的去除過程多數(shù)發(fā)生在膜上。

3.2 Q-WSTN 新型焦化廢水處理工藝

Q-WSTN (強化-物化/生化/脫氮)為了解決焦化廢水中COD 和氨氮濃度過量的問題，直接將A2/O 包括前置硝化/反硝化等生物學脫氮和脫碳化的傳統(tǒng)理論與焦化廢水的處理巧妙的結(jié)合起來。魏宏斌等人對該技術(shù)展開過調(diào)查，并將其實際應用于包鋼焦化工廠進行試驗。新型厭氧水解器過利用懸掛生物學載體(以球形填料為單體)和懸浮活性污泥相互影響的新理論，產(chǎn)生高代謝活性、高毒性抗性和高濃度厭氧細菌。新型生物活化污泥脫碳和脫氮反應器是指利用生物活化污泥復合方式(流化床懸浮液包裝技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相互作用的排水處理新工藝)和污泥活性控制技術(shù)(指通過對活性污泥的開端添加增強劑，提供酶的輔助基質(zhì)或活化劑，從而提高微生物的活性)，解決焦化廢水中有害物質(zhì)對微生物活性的阻礙作用，進而改善了以往的生物學脫氮工藝解決焦化廢水處理泡沫的問題。結(jié)果顯示，COD、NH3-N 和揮發(fā)性苯酚的溶解效率各自超過94.4%、94.3%和99.9%。

4 焦化廢水處理的發(fā)展方向

4.1 焦化廢水處理過程中存在的問題

現(xiàn)如今對于焦化廢水的處理過程雖然采用預處理-生化處理-深度處理這種三級處理方式，并且該方式也取得了很大的成功，但是該處理方式在實際工作過程中依然存在著一些問題。

4.1.1 對生態(tài)環(huán)境的影響

由于對焦化廢水的處理過程中使用到上述提到的三級處理技術(shù)，該技術(shù)在實際應用過程中會使用到大量藥劑以及一些金屬離子配合作用。正是因為這些藥劑殘留會停留在水中，對水資源造成二次污染。除此之外，在實際過程中用到的活性炭這些吸附劑無法進行回收，這樣不僅會有殘留，也不利于控制成本。

4.1.2 監(jiān)管難度大

對于焦化廢水的處理使用獨立工藝技術(shù)很難達到相關國家排放標準，而使用復合技術(shù)處理廢水時由于各地政府對于排放標準不統(tǒng)一，同樣增加了政府部門的監(jiān)管難度。

4.1.3 使用能耗高

焦化廢水的處理過程中使用的設備能耗巨大，因此需要耗費高能量才能換取高品質(zhì)的水質(zhì)。另外，相關企業(yè)在前期投入和后期運行方面投資巨大，成本過高，長此以往不利于企業(yè)的發(fā)展，同樣會阻礙環(huán)保政策的實施。

4.2 焦化廢水的處理方案

首先，高級氧化和膜分離等深層次作用技術(shù)將成為今后焦化廢水處理的最先進技術(shù)。關于高級氧化技術(shù)，隨著對催化劑的選擇研究以及對可見光催化等方向的不斷發(fā)展進步，其作用結(jié)果將會逐步提高。其次，必須在確保低能耗和低成本的同時進一步改善廢水處理的回收率和運行率。除此之外，目前政府部門對于保護環(huán)境的政策實施管控逐漸加強，綠色開發(fā)和環(huán)境保護的理念也逐漸普及。社會各界人士對于焦炭廢水的處理結(jié)果廣泛關注，因此提高資源的回收率迫在眉睫，而且通過降低能源消耗量和運用成本，可以降低廢水處理成本。[2]最后，它可以提供不同處理技術(shù)的最佳組合，根據(jù)焦化廢水的組成智能選擇處理工藝，促進新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合。

5 結(jié)語

焦炭廢水作為一種極難處理的工業(yè)廢水，其成分眾多、危害巨大。由于不成熟的技術(shù)條件、環(huán)境保護的排放要求以及其他外部因素，焦化廢水的凈化成本依然很高。同時，也難以解決資源回收率下降、能耗高、難以滿足排放水質(zhì)量標準等問題。將焦化廢水進行合理的回收利用不僅可以減少焦化廠廢水的排放，還可以克服水質(zhì)污染問題，確保焦化產(chǎn)業(yè)能夠健康長久可持續(xù)發(fā)展。