焦化廢水處理技術(shù)分析與展望

韓炳旭

摘要：近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)焦化廢水處理技術(shù)進(jìn)行了較深入研究，并在傳統(tǒng)處理技術(shù)上不斷改進(jìn)取得了較大進(jìn)步。對(duì)幾種應(yīng)用較為廣泛的焦化廢水處理技術(shù)的特點(diǎn)及其實(shí)用價(jià)值進(jìn)行了深入對(duì)比分析，并對(duì)一些新型焦化廢水處理技術(shù)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：焦化廢水;化學(xué)法;物理法;生物法

1.引言

由于焦化廢水對(duì)環(huán)境污染影響和淡水資源越來(lái)越匱乏狀況，《焦化行業(yè)準(zhǔn)入條件》要求廢水處理合格后循環(huán)使用，不得外排。因此，研究焦化廢水深度處理技術(shù)具有重要意義。當(dāng)前，我國(guó)研究焦化廢水深度處理工藝較多，但效果參差不齊。焦化廢水處理技術(shù)主要有生物法、化學(xué)法和物理法。綜述了近年來(lái)焦化廢水處理技術(shù)，對(duì)其特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了深入分析和對(duì)比，并針對(duì)當(dāng)前焦化廢水處理新技術(shù)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

2.焦化廢水處理技術(shù)

2.1生物法

通過(guò)培養(yǎng)特定的有效微生物來(lái)處理焦化廢水的方法稱為焦化廢水生物處理技術(shù)。利用特殊手段培養(yǎng)出的微生物可以分解焦化廢水中有機(jī)污染物，使污染物轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，是一種有效的廢水處理方式。

2.1.1活性污泥曝氣法

活性污泥法是利用活性污泥中含有的好氧微生物使廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為CO2和H2O的一種污水處理工藝。把空氣通入污水后進(jìn)行曝氣，一段時(shí)間后產(chǎn)生黃褐色絮狀沉淀。污泥中的大量好氧微生物與廢水中的污染物充分接觸，最終污染物被代謝生成二氧化碳和水。該工藝操作過(guò)程簡(jiǎn)單不會(huì)產(chǎn)生二次污染，但占地面積較大，且某些有機(jī)物會(huì)損害微生物，造成出水水質(zhì)無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2生物流化床技術(shù)

生物流化床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較傳統(tǒng)的膜處理技術(shù)以及活性淤泥法處理效率高。同時(shí)存在固、液、氣三相生物流化床，在處理廢水時(shí)借助氣、液兩相流體使流化床內(nèi)的固相載體呈現(xiàn)出流動(dòng)狀態(tài)，使廢水中的污染物與載體顆粒物上的微生物充分接觸而被降解。該技術(shù)具有生物膜耐受性高、效率高、占地面積相對(duì)較小等優(yōu)勢(shì)，但處理效果受工藝條件影響較大。

2.1.3固定化微生物技術(shù)

固定化微生物技術(shù)是將游離態(tài)的特效菌固定在載體上生長(zhǎng)繁殖，使這些菌種在保持活性的前提下重復(fù)利用，提高廢水處理效率。雖然處理成本較高，但能顯著提高有效菌濃度和純度，使其持續(xù)保持高濃度狀態(tài)，處理效率高，處理過(guò)程中污泥量少，穩(wěn)定性強(qiáng)，是值得人們進(jìn)一步研究和改進(jìn)的生物處理技術(shù)。

2.2 化學(xué)法

焦化廢水化學(xué)處理技術(shù)指通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)改變焦化廢水中所含污染物的物化性質(zhì)的方法[1]。主要有芬頓法、煙道氣法、光催化法等。

2.2.1芬頓法

芬頓法主要指用芬頓試劑對(duì)焦化廢水進(jìn)行氧化處理，保證廢水能夠達(dá)到出水排放標(biāo)準(zhǔn)的一種化學(xué)處理方法。芬頓試劑經(jīng)過(guò)催化分解形成·OH會(huì)進(jìn)攻焦化廢水中的有機(jī)物分子，使其分解為CO2和H2O。在現(xiàn)階段的工程運(yùn)用中，芬頓法主要針對(duì)生物難降解物質(zhì)的進(jìn)一步處理，并不單獨(dú)應(yīng)用，只作為生化法處理廢水后的補(bǔ)充。具有工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)產(chǎn)生大量鐵泥，造成二次污染。

2.2.2 煙道氣法

利用煙道氣對(duì)已經(jīng)除去焦油的氨水進(jìn)行處理，使其氣化生成硫銨，然后對(duì)煙塵等進(jìn)行吸附，最后高溫處理，使污染物分解。用煙道氣法處理焦化廢水時(shí)需要先將廢水中的有機(jī)固態(tài)污染物與水進(jìn)行分離，分離后的廢水再通過(guò)煙道氣汽化處理[2]。值得注意的是，只有當(dāng)廢水中的氨含量與煙道氣所需要的氨量平衡時(shí)才可以通過(guò)這種技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行處理，處理?xiàng)l件較為苛刻。

2.2.3 光催化法

該技術(shù)可將生化處理后廢水中生物難降解的有機(jī)污染物和氨氮，甚至包括一些低價(jià)毒性金屬氧化物，完全礦化為二氧化碳、氮?dú)?、水和無(wú)毒氧化物，反應(yīng)過(guò)程操作簡(jiǎn)便，無(wú)二次污染。傳統(tǒng)的TiO2系列光催化劑因受紫外光和焦化廢水成分復(fù)雜、透光性差的限制，太陽(yáng)能利用率低，限制了其實(shí)際應(yīng)用。將光催化氧化技術(shù)應(yīng)用于焦化廢水深度處理領(lǐng)域還處于試驗(yàn)階段。近年來(lái)，研究者們發(fā)展了光催化-芬頓耦合技術(shù)處理焦化廢水，廢水處理效果顯著提高[3]。

2.3物理法

焦化廢水物理處理技術(shù)指在廢水處理過(guò)程中不改變廢水的理化性質(zhì)，不添加能與其反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，僅通過(guò)物理分離的手段來(lái)除去廢水中的污染物質(zhì)。

2.3.1 吸附法

吸附法常用的吸附劑有沸石、粉煤灰、石灰、活性炭顆粒、及高分子聚合材料等。其中活性炭顆粒應(yīng)用較為廣泛，但活性炭再生過(guò)程困難，成本高難以得到大面積應(yīng)用。粉煤灰因?yàn)槌杀镜土饾u受到人們的廣泛關(guān)注。吸附法在去除廢水中污染物的同時(shí)還能提高水質(zhì)穩(wěn)定性。但該法成本高、吸附劑再生困難，易造成二次污染，而且單一的吸附法無(wú)法處理高濃度焦化廢水，實(shí)際應(yīng)用中更多的是采用吸附法與其他方法聯(lián)用。

2.3.2混凝沉淀法

混凝沉淀法是將混凝劑投入焦化廢水中，使廢水中較難被過(guò)濾或沉淀的物質(zhì)凝集聚合為更大的顆粒，通過(guò)沉淀或者其他方法使凝結(jié)成的大顆粒與水分離?；炷恋矸ㄒ资苣z粒性質(zhì)、混凝劑的化學(xué)性質(zhì)及水解產(chǎn)物等因素影響。常用的混凝劑有硫酸亞鐵溶液、聚丙烯酰胺、溶解性有機(jī)碳、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵等。

2.3.3 膜分離法

常用的膜分離方法包括超濾、納濾、微濾、反滲透、電滲析等。焦化廢水中的大分子有機(jī)物主要通過(guò)超濾法除去，其余的大部分有機(jī)物則需要通過(guò)反滲透法。超濾-反滲透和超濾-納濾雙膜法是在處理焦化廢水的實(shí)際應(yīng)用中比較廣泛。膜分離法工藝簡(jiǎn)便、耗能低、效率高，還可去除廢水中的病原體，達(dá)到對(duì)廢水消毒的作用，但該法成本較高，且膜易受污染。

3.前景與展望

綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)指標(biāo)的影響，單一的處理技術(shù)難以高效去除焦化廢水污染物。應(yīng)根據(jù)具體情況，采取多種處理技術(shù)聯(lián)用處理焦化廢水。未來(lái)，探索更多的焦化廢水處理聯(lián)用技術(shù)提高出水水質(zhì)是焦化行業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵，也是我國(guó)鋼鐵冶金行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色、可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

參考文獻(xiàn)

[1]張龍，崔兵.焦化廢水處理技術(shù)研究[J].中國(guó)資源綜合利用，2018，9：36-9.

[2]趙景龍，賈軍，孔海燕.焦化廢水處理方法探究[J].陜西環(huán)境，2009，4：25-7.

[3]張鵬飛.光催化與芬頓反應(yīng)協(xié)同降解有機(jī)污染物[D]，華北理工大學(xué)，唐山，2018.