焦化廢水處理技術(shù)進(jìn)展與發(fā)展方向

米玉輝， 孫慧霞

(1.山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030024；2.山西諾凱誠達(dá)環(huán)境科技有限公司，山西 太原 030024)

引 言

焦化廢水污染濃度比較高，處理難度較高，經(jīng)過預(yù)處理-生化處理-深度處理的三級(jí)工藝處理過程后能夠的得到最大程度的凈化，減少對(duì)外界環(huán)境的污染。隨著循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的不斷深入，如何進(jìn)一步提高資源回收利用率、提高焦化廢水處理能力與效率、降低能耗與運(yùn)營(yíng)成本也成為當(dāng)前焦化廢水處理過程中的重要發(fā)展方向。

1 焦化廢水概述

焦化廢水中的有毒、有害、難以降解的物質(zhì)眾多，其中蒸氨廢水和精制廢水中含有大量的酚類、苯系物、多環(huán)芳烴、氰化物等眾多難以降解的物質(zhì)，其中酚類物質(zhì)是一種較為典型的生物抑制性污染物，其中的鹵代酚具有致癌、致畸、致突變的“三致”作用；苯并(α)芘、苯并(α)蒽接觸人體皮膚即可導(dǎo)致中毒；氰化物還會(huì)引起急性中毒，將其排放到河流江海中還會(huì)在短時(shí)間內(nèi)引起水生生物的死亡?？傊?，焦化廢水中含有大量毒性強(qiáng)、危害大的成分，污染效果強(qiáng)，治理難度也較大，必須要通過有效的技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行處理。

2 焦化廢水處理技術(shù)進(jìn)展

2.1 預(yù)處理

預(yù)處理包括除酚、脫氰、蒸氨、除油等環(huán)節(jié)，經(jīng)過這一過程后能夠降低生化處理過程中的污染負(fù)荷并提高廢水的生化性。在于處理中經(jīng)常使用的技術(shù)手段為臭氧氧化預(yù)處理，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過處理的焦化廢水B/C值由原水的0.068提高到0.281，由此也證明廢水的可生化性得到了有效的提高[1]。

2.2 生化處理

一般使用活性污泥進(jìn)行生化處理，其具有處理效率高、操作簡(jiǎn)單、處理成本低等特點(diǎn)，也是當(dāng)前生物處理工藝中較為核心的技術(shù)。除此以外，采用外加碳源、投加載體等方法也能夠提高生化處理效果，通過對(duì)比以海綿鐵+聚氨酯泡沫復(fù)合載體與單獨(dú)以聚氨酯泡沫為載體的SBR反應(yīng)器處理對(duì)焦化廢水的處理效果可以發(fā)現(xiàn)，相比于只投加聚氨酯泡沫的反應(yīng)器，投加海綿鐵的反應(yīng)器對(duì)COD與NH3-N的去除效果、強(qiáng)化作用更好，主要是因?yàn)樗度氲暮＞d鐵能夠?yàn)槲⑸锷L(zhǎng)提供必要的營(yíng)養(yǎng)元素，并改善污泥性能，使得焦化廢水中的有機(jī)物可以更好的絮凝沉淀。

2.3 深度處理

2.3.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法在使用過程中會(huì)通過吸附、架橋與網(wǎng)捕等作用來起到去除有機(jī)物、氮磷等溶解性無機(jī)物、總氰化物、總懸浮物的作用，目前較常使用的混凝劑有聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁等，隨著新技術(shù)的應(yīng)用，高效的新型復(fù)合型混凝劑也處在研發(fā)過程中，比如新型鐵鹽混凝劑就可以使得出水COD、色度均達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2.3.2 吸附法

吸附法主要是利用多孔吸附劑的吸附作用來去除廢水中的氨氮、氰化物及環(huán)境危害大的持久性有機(jī)物，常用的吸附劑有活性炭、粉煤灰、膨潤(rùn)土、硅藻土、沸石等，該方法具有操作簡(jiǎn)單、成本低、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，而且吸附劑的工作壽命長(zhǎng)，價(jià)格便宜，處理成本較低。

2.3.3 膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器在單獨(dú)使用時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)出水不能達(dá)標(biāo)的問題，因此會(huì)與其他工藝聯(lián)用。比如膜生物反應(yīng)器與RO膜處理技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用以及多級(jí)膜處理技術(shù)的應(yīng)用等。

2.3.4 膜分離

膜分離是焦化廢水深度處理中比較常用的一種方法，一般是使用超濾(UF)-反滲透(RO)雙膜法，其中UF可以有效的去除廢水中的懸浮物、膠體和一些大分子有機(jī)物，RO則可以去除水中的無機(jī)鹽，經(jīng)過膜分離處理過的廢水可以用做循環(huán)冷卻水[3]。

2.3.5 高級(jí)氧化法

2.3.5.1 超聲氧化法

超聲氧化法具有反應(yīng)條件溫和、高效無公害、降解速率快等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著處理能力低、前期投入及運(yùn)營(yíng)成本高等缺點(diǎn)。目前常用的有直接微波輻射、微波誘導(dǎo)催化氧化、微波輔助高級(jí)氧化等幾種技術(shù)，其中微波誘導(dǎo)催化氧化、微波輔助高級(jí)氧化的應(yīng)用比較常見，將其與活性炭吸附處理技術(shù)聯(lián)合使用可以使出水更加符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.5.2 超臨界水氧化

超臨界水氧化需要在水處于超臨界狀態(tài)的情況下實(shí)施，這時(shí)候氧化劑和溶解于超臨界水中的有機(jī)物之間不存在相界面，因此廢水中的有機(jī)物會(huì)在超臨界水氧化技術(shù)下迅速發(fā)生徹底的氧化反應(yīng)，之后反應(yīng)生成CO2、H2O等小分子物質(zhì)。在當(dāng)前的焦化廢水處理時(shí)間中，一般該技術(shù)常常應(yīng)用于一些高濃度的廢水處理中，但是使用該過程中還面臨著系統(tǒng)穩(wěn)定性、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問題需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。

2.3.5.3 焦化廢水零排放實(shí)踐

某化煤化工公司的焦化廢水處理過程進(jìn)行了升級(jí)改造，即在物理處理+生化處理+混凝沉淀的基礎(chǔ)上進(jìn)行了高級(jí)氧化+脫鹽+超濾+反滲透的深度處理改造，經(jīng)過改造后的焦化廢水處理效果更好，并且經(jīng)過檢測(cè)后的水質(zhì)也已經(jīng)達(dá)到了《GB 50050—2007 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》的再生水指標(biāo)，因此可以將其回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和生化系統(tǒng)，大大節(jié)省了純凈水資源，因而該廠的整套系統(tǒng)具有顯著的節(jié)水、減排效果。

3 焦化廢水處理的發(fā)展方向

以預(yù)處理—生化處理—深度處理為主要工藝的三級(jí)處理技術(shù)雖然能夠有效的進(jìn)行焦化廢水的處理，但是其在使用過程中還存在以下幾方面的問題。

一是生態(tài)環(huán)境受到不同程度的影響，主要是因?yàn)榛炷两倒に囋趹?yīng)用中會(huì)用到大量的藥劑、殘留金屬離子來輔助反應(yīng)，但是其會(huì)在水中造成殘留，導(dǎo)致所處理的水體受到二次污染，除此以外，處理過程中所用到的吸附劑，比如粉末活性炭等，其無法回收再利用，不僅會(huì)造成殘留，成本也隨之上升[4]；二是監(jiān)管難度比較大，由于單純的處理工藝很難達(dá)到排放要求，再加上各地排放標(biāo)準(zhǔn)不一，因此監(jiān)管難度比較大；三是存在高能耗換取高水質(zhì)的問題，廢水處理廠前期建設(shè)投入巨大和后期運(yùn)營(yíng)能耗成本高，因此焦化企業(yè)的廢水處理都面臨著高額的處理成本，從而影響了企業(yè)發(fā)展和環(huán)保政策的有效實(shí)施；四是資源稅收率比較低，比如好氧處理工藝的應(yīng)用就會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)，且極易出現(xiàn)二次污染的問題。

基于對(duì)上述問題的分析，我國(guó)的焦化廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向?qū)A向于以下幾個(gè)方面。一是高級(jí)氧化、膜分離等深度處理技術(shù)將成為未來焦化廢水處理的主要工藝，就高級(jí)氧化工藝來說，其在催化劑選擇與制備、可見光催化等方向的研究不段深入，應(yīng)用效果也逐漸加強(qiáng)；二是進(jìn)一步提高資源回收利用率、廢水處理能力與效率，同時(shí)還需要降低能耗與運(yùn)營(yíng)成本，而且當(dāng)前的環(huán)保政策越來越嚴(yán)格，綠色發(fā)展理念與環(huán)保理念也逐漸深入人心，焦化廢水處理效果也受到社會(huì)各級(jí)的關(guān)注，因此其資源回收利用率的提高勢(shì)在必行，而進(jìn)一步降低其能耗以及運(yùn)營(yíng)成本也可以節(jié)省廢水處理的成本；三是可以實(shí)現(xiàn)多種處理技術(shù)的優(yōu)化耦合，按照焦化廢水的成分組成合理選擇處理工藝，加強(qiáng)新工藝與傳統(tǒng)工藝的結(jié)合使用等。

4 結(jié)語

綜上所述，焦化廢水的有毒、有害物質(zhì)含量較多，處理難度也比較高，通過采用上述三級(jí)處理工藝的處理效果較好，但是實(shí)際應(yīng)用中也存在諸多問題，而且單一的處理工藝效果較差，因此要積極研發(fā)多種處理工藝的結(jié)合使用，從而進(jìn)一步提高處理工藝。