焦化廢水處理技術(shù)進(jìn)展與發(fā)展方向

高超

摘 要 當(dāng)前社會(huì)，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，工業(yè)化水平也得以高速進(jìn)步，而其產(chǎn)生的工業(yè)廢水正在侵蝕著我們賴以生存的環(huán)境。其中污染量大，成分復(fù)雜的焦化廢水因其污染影響過于嚴(yán)重而引起相關(guān)人員高度重視，因此，如何處理好焦化廢水成為處理工業(yè)廢水、保護(hù)環(huán)境的主要任務(wù)之一。本文通過對(duì)焦化廢水處理技術(shù)的闡述，為相關(guān)技術(shù)人員提供思路與探討空間。

關(guān)鍵詞 焦化廢水 處理技術(shù) 發(fā)展方向

中圖分類號(hào)：X72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）08-0029-02

1 焦化廢水概述

焦化廢水作為一種極難降解的有機(jī)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?fàn)t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(qiáng)致癌物質(zhì)，無論是對(duì)環(huán)境還是對(duì)人類健康都存在著極大的威脅。

2 焦化廢水處理技術(shù)進(jìn)展

2.1 預(yù)處理

焦化廢水的預(yù)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(qiáng)度并提升焦化廢水的生化特性。在處理過程中通常會(huì)運(yùn)用技術(shù)方法對(duì)臭氧進(jìn)行氧化預(yù)處理，并且已經(jīng)通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)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?yàn)榇藬?shù)據(jù)說明了該方法的可行性。

2.2 生化處理

當(dāng)前活性污泥以其效率高、操作方便、試驗(yàn)成本低等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于生化處理實(shí)驗(yàn)，同時(shí)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(duì)于生化處理過程同樣具有促進(jìn)作用，對(duì)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(fù)合載體與只有聚氨酯泡沫為載體的SBR反應(yīng)器相比較，可以看出，加入海綿鐵的反應(yīng)器能更有效更快速的對(duì)COD與NH3-N等物質(zhì)進(jìn)行處理，其主要原因是海綿鐵可以促進(jìn)微生物的生長，進(jìn)而提高污泥特性，并最終促進(jìn)焦化廢水中有機(jī)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(jī)物、氮磷等可溶解無機(jī)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(jìn)步，更高效更方便復(fù)合型混凝劑逐步走入大眾視野。通過最新實(shí)驗(yàn)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(guān)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(shí)間危害環(huán)境的有機(jī)物去除掉，當(dāng)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(shì)得到相關(guān)企業(yè)的廣泛應(yīng)用。

2.3.3 膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器通常與其他方式連用才能使處理過后的焦化廢水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，該方法一般會(huì)與RO膜處理方式結(jié)合使用或采用多級(jí)膜處理方式等。

2.3.4 膜分離

膜分離技術(shù)主要針對(duì)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(jìn)行處理。其中，UF技術(shù)主要針對(duì)的是焦化廢水中的懸浮物、大分子有機(jī)物以及膠體等的去除，RO則主要針對(duì)廢水中的無機(jī)鹽等。

2.3.5 高級(jí)氧化法

1.超聲氧化法。超聲氧化法優(yōu)勢(shì)明顯，其反應(yīng)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(dāng)前，直接微波輻射、微波誘導(dǎo)催化氧化、微波輔助高級(jí)氧化等都是常用的超聲氧化技術(shù)，這其中，微波誘導(dǎo)催化氧化、微波輔助高級(jí)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(dá)到國家排放要求。

2.超臨界水氧化。超臨界水的氧化過程應(yīng)該在水位于超臨界狀態(tài)時(shí)進(jìn)行，這時(shí)溶解在超臨界水中的有機(jī)物和氧化劑之間沒有相界面，這樣，焦化廢水中存在的有機(jī)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(yīng)，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(yīng)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(yán)重等技術(shù)難題需要相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)一步調(diào)查研究。

3.焦化廢水零排放實(shí)踐。一煤化工企業(yè)利用新的技術(shù)手段對(duì)其焦化廢水的處理過程進(jìn)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(duì)深度處理的技術(shù)方案，通過這一升級(jí)改造之后，焦化廢水的處理效果更加完善。經(jīng)檢測(cè)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(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。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(duì)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(yàn)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(duì)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(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)溫度以及溶解氧（DO）濃度能夠明顯影響到去除COD的效果。當(dāng)反應(yīng)器的水溫度超過25℃時(shí)，DO的量大于3 mg·L-1，COD通過系統(tǒng)的作用其去除率會(huì)超過86.8%。同時(shí)表明，采用組合法去除COD的方式比獨(dú)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(jī)物的去除效率。溫度、pH值和DO濃度對(duì)NH3-N的去除效果有著明顯的促進(jìn)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(dá)到98%以上，組合技術(shù)和MBR技術(shù)對(duì)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(qiáng)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(xué)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(duì)該技術(shù)展開過調(diào)查，并將其實(shí)際應(yīng)用于包鋼焦化工廠進(jìn)行試驗(yàn)。新型厭氧水解器過利用懸掛生物學(xué)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(xì)菌。新型生物活化污泥脫碳和脫氮反應(yīng)器是指利用生物活化污泥復(fù)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(duì)活性污泥的開端添加增強(qiáng)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(duì)微生物活性的阻礙作用，進(jìn)而改善了以往的生物學(xué)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(duì)于焦化廢水的處理過程雖然采用預(yù)處理-生化處理-深度處理這種三級(jí)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(shí)際工作過程中依然存在著一些問題。

4.1.1 對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

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

4.1.2 監(jiān)管難度大

對(duì)于焦化廢水的處理使用獨(dú)立工藝技術(shù)很難達(dá)到相關(guān)國家排放標(biāo)準(zhǔn)，而使用復(fù)合技術(shù)處理廢水時(shí)由于各地政府對(duì)于排放標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備能耗巨大，因此需要耗費(fèi)高能量才能換取高品質(zhì)的水質(zhì)。另外，相關(guān)企業(yè)在前期投入和后期運(yùn)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(huì)阻礙環(huán)保政策的實(shí)施。

4.2 焦化廢水的處理方案

首先，高級(jí)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(jìn)技術(shù)。關(guān)于高級(jí)氧化技術(shù)，隨著對(duì)催化劑的選擇研究以及對(duì)可見光催化等方向的不斷發(fā)展進(jìn)步，其作用結(jié)果將會(huì)逐步提高。其次，必須在確保低能耗和低成本的同時(shí)進(jìn)一步改善廢水處理的回收率和運(yùn)行率。除此之外，目前政府部門對(duì)于保護(hù)環(huán)境的政策實(shí)施管控逐漸加強(qiáng)，綠色開發(fā)和環(huán)境保護(hù)的理念也逐漸普及。社會(huì)各界人士對(duì)于焦炭廢水的處理結(jié)果廣泛關(guān)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(yùn)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(jìn)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(hù)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(shí)，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(biāo)準(zhǔn)等問題。將焦化廢水進(jìn)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。

參考文獻(xiàn)：

[1] 洪濤，何曉蕾，張毅.焦化廢水處理過程中特征有機(jī)污染物組成及降解特性分析[J].給水排水，2021，57（06）：86-91.

[2] 程偉健.焦化廢水生化及深度處理工程實(shí)例[J].煤炭加工與綜合利用，2021（05）：73-77.