焦化廢水處理綜述

摘 要：本文介紹了焦化廠污水的產(chǎn)生來源及其對工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境的危害，焦化污水的處理方法以及處理新技術(shù)。

關(guān)鍵詞：焦化廢水 ；處理方法

1 焦化廢水特點(diǎn)

鋼鐵工業(yè)的焦化廠、城市煤氣廠等在煉焦和煤氣發(fā)生過程中產(chǎn)生的污水稱為焦化廢水。其主要來源有三個(gè)：一是剩余氨水，它是在煤干餾及煤氣冷卻中產(chǎn)生出來的廢水，其水量占焦化廢水總量的一半以上，是焦化廢水的主要來源；二是在煤氣凈化過程中產(chǎn)生出來的廢水，如煤氣終冷水和粗苯分離水等；三是在焦油、粗苯等精制過程中及其它場合產(chǎn)生的廢水。焦化廢水是含有大量難降解有機(jī)污染物的工業(yè)廢水，其成分復(fù)雜，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物質(zhì)，超標(biāo)排放的焦化廢水對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。焦化廢水具有水質(zhì)水量變化大、成分復(fù)雜，有機(jī)物特別是難降解有機(jī)物含量高、氨氮濃度高等特點(diǎn)，其中不少屬于有致癌作用的生物活性物質(zhì)，出水達(dá)標(biāo)難度大，因此，尋求效果好且成本低的深度處理方法具有積極意義。

2 焦化廢水處理的主要做法

焦化廢水一般需通過預(yù)處理、生化處理以及深度處理三個(gè)階段方能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

2.1 預(yù)處理

預(yù)處理常用的方法有稀釋和氣提、混凝沉淀、氣浮和高級氧化技術(shù)等。預(yù)處理系統(tǒng)的任務(wù)是除油和水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)，為后續(xù)處理工藝奠定基礎(chǔ)，是生化處理穩(wěn)定運(yùn)行的前提。

2.1.1 稀釋和氣提

焦化廢水中含有的高濃度氨氮物質(zhì)以及微量高毒性的CN-等，對微生物有抑制作用。 因此這些污染物應(yīng)盡可能在生化處理前降低其濃度。通常采用稀釋和氣提的方法。氣提是利用蒸餾對揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行提取的方法，在氣提過程中，被處理的揮發(fā)性物質(zhì)由液相傳遞到氣相。氣提法在焦化廢水的預(yù)處理中用于提取其中的氨氮。

2.1.2 混凝沉淀

沉淀法是利用水中懸浮物的可沉降性能，在重力作用下下沉，以達(dá)到固液分離的過程。其目的是除去懸浮的有機(jī)物，以降低后續(xù)生物處理的有機(jī)負(fù)荷。在生產(chǎn)中通常加入混凝劑如鋁鹽、鐵鹽、聚鋁、聚鐵和聚丙烯酰胺等來強(qiáng)化沉淀效果。

2.1.3 氣浮法

氣浮是將空氣以微小氣泡的形式通入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的顆粒或油滴粘附，形成水-氣-顆粒（油滴）三相混合體系，顆粒粘附于氣泡上浮至水面，從水中分離出去形成浮渣。 因過多的油類會影響后續(xù)生化處理的效果，氣浮法在焦化廢水預(yù)處理的作用是除去其中的油類并回收再利用，此外還起到預(yù)曝氣的作用。

2.1.4 高級氧化技術(shù)

由于焦化廢水中的有機(jī)物復(fù)雜多樣， 其中酚類、多環(huán)芳烴、含氮有機(jī)物等難降解的有機(jī)物占多數(shù)，這些難降解有機(jī)物的存在嚴(yán)重影響了后續(xù)生化處理的效果，高級氧化技術(shù)是在廢水中產(chǎn)生大量HO·自由基，HO·自由基能夠無選擇性地將廢水中的有機(jī)污染物降解為二氧化碳和水。

2.2 生化處理

對于預(yù)處理后的焦化廢水， 國內(nèi)外一般采用好氧、厭氧生物法處理，但由于焦化廢水中的多環(huán)和雜環(huán)類化合物，如萘、喹啉、吡啶等難以生物降解。好氧生物法處理后出水中的CODcr 、氨氮等指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)標(biāo)。為了解決上述問題，近年來出現(xiàn)了一些新的處理方法，如PACT 法、生物鐵、PSB（光合細(xì)菌菌體）活性污泥法，厭氧生物法/厭氧-好氧生物法等。

2.2.1 PACT 法

PACT法是在活性污泥曝氣池中投加活性炭粉末，利用活性炭粉末對有機(jī)物和溶解氧的吸附作用，為微生物的生長提供食物，從而加速對有機(jī)物的氧化分解能力，活性炭用濕空氣氧化法再生。該法去除效果好，投資費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)低。

2.2.2 生物鐵法

鐵的化合物對懸浮物、膠體物質(zhì)和微生物的吸附作用能夠生成易于沉淀的絮團(tuán)， 同時(shí)鐵還是微生物生長的必要元素。 因此在活性污泥中加入一定量的鐵化合物后，可使活性污泥變得密實(shí)，提高曝氣池的污泥濃度，加速生物氧化，而且在鐵化合物和微生物的協(xié)同作用下，使吸附作用和絮團(tuán)作用更加有效地進(jìn)行。此法具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力和抗沖擊能力，能夠耐受較大的毒物沖擊， 對氰化物有較高的分解能力，而且在活性污泥法基礎(chǔ)上的改造也比較簡便、經(jīng)濟(jì)。

2.2.3 PSB活性污泥法

PSB活性污泥法是將光合細(xì)菌菌體固定在活性污泥上，對焦化廢水進(jìn)行處理。PSB活性污泥法對溫度、pH 的適應(yīng)范圍較廣， 用于處理含酚較高的焦化廢水有較高的酚去除率， 而且可減少菌體的流失。但其缺點(diǎn)是 CODcr、BOD的去除率不理想，出水需作進(jìn)一步的處理。

2.2.4 厭氧生物法

一種被稱為上流式厭氧污泥床（UASB）的技術(shù)用于處理焦化廢水。廢水自下而上通過底部帶有污泥層的反應(yīng)，大部分的有機(jī)物在此被微生物轉(zhuǎn)化CH4 和CO2 ，在反應(yīng)器的上部設(shè)有三相分離器，完成氣、液、固三相的分離。該法處理焦化廢水的工藝參數(shù)：進(jìn)水CODcr質(zhì)量濃度為2000mg/L以上，PH6.0-7.6，溫度30-35℃，CODcr負(fù)荷10-15kg/（m3.d），停留時(shí)間3-12h。 在此條件下，CODcr的去除率為80-85%，最高達(dá)到90%以上，該技術(shù)可有效地去除廢水中的酚類和雜環(huán)類化合物。

2.2.5 厭氧-好氧聯(lián)合生物法

單獨(dú)采用好氧或厭氧技術(shù)處理焦化廢水并不能夠達(dá)到令人滿意的效果， 厭氧和好氧的聯(lián)合生物處理法逐漸受到研究者的重視，采用厭氧化-好氧法處理焦化廢水的研究發(fā)現(xiàn)，焦化廢水經(jīng)過厭氧酸化處理后，廢水中有機(jī)物的生物降解性能顯著提高， 使后續(xù)的好氧生物處理CODcr的去除率達(dá)90%以上。其中較難降解的有機(jī)物萘、喹啉和吡啶的去除率分別為67.6%、55.6%、和70.9%，而一般的好氧處理這些有機(jī)物的去除率不到20%。

2.3 深度處理

焦化廢水經(jīng)生化處理后，出水的CODcr氨氮等濃度雖有極大的下降，但由于難降解有機(jī)物的存在，使得出水的CODcr氨氮等指標(biāo)仍未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此，生化處理后的出水仍需進(jìn)一步的處理。深度處理的方法主要有固定化生物技術(shù)、氧化塘法、吸附法和光催化氧化法等。

2.3.1 固定化生物技術(shù)

固定化生物技術(shù)是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，可選擇性地固定優(yōu)勢菌種，有針對性地處理含有難降解有機(jī)毒物的廢水。研究表明，經(jīng)過馴化的優(yōu)勢菌種對喹啉、異喹啉、吡啶的降解能力比普通污泥高2-5倍，而且優(yōu)勢菌種的降解效率較高，經(jīng)其處理8h，可將喹啉、異喹啉、吡啶降解90% 以上.

2.3.2 氧化塘法

氧化塘法對污水的凈化過程與自然水體的自凈過程類似，是一種利用天然凈化能力處理污水的生物處理法。用氧化塘法處理焦化廢水，在pH6-8，溫度25-60℃的條件下，CODcr和氨氮均可達(dá)標(biāo)排放， 若在焦化廢水中混入生活污水，CODcr和氨氮的去除率均有所提高。

2.3.3 吸附法

由于固體表面有吸附水中溶質(zhì)及膠質(zhì)的能力，當(dāng)廢水通過比表面積很大的固體顆粒時(shí)， 水中的污染物被吸附到固體顆粒（吸附劑）上，從而去除污染物質(zhì)。本法對CODcr和懸浮物的去除效果較好。

3 實(shí)際運(yùn)行中的技術(shù)參數(shù)

3.1 強(qiáng)化預(yù)處理技術(shù)

以包鋼焦化廠為例，當(dāng)污水處理在混凝沉淀階段，通過測定對于350m3/h廢水處理最適合的混凝劑為聚合氯化鋁，120m3/h廢水處理最適合的混凝劑為聚鐵，而且，隨著其投加量由50mg/L增加至100mg/L，對COD的去除率也由5.8%增至42.8%，當(dāng)投加量由100mg/L增至200mg/L時(shí)，去除率僅僅增加2.1%，因此管理規(guī)定聚合氯化鋁的經(jīng)濟(jì)投加量應(yīng)該在100mg/L左右，聚鐵的投加量為15—20%。確定廢水處理系統(tǒng)混凝反應(yīng)的藥劑及投加量，同時(shí)總結(jié)出“混凝劑藥劑投加先進(jìn)操作法”，經(jīng)推廣實(shí)施，可有效降低了崗位工人的勞動強(qiáng)度，且還能夠節(jié)約藥劑使用量。

實(shí)踐證明，通過預(yù)處理系統(tǒng)將進(jìn)水CODcr濃度控制在2600mg/l—4000mg/l的區(qū)間，當(dāng)進(jìn)水CODcr濃度集中在2600mg/l—3000mg/l的區(qū)間，同時(shí)在進(jìn)水的CODcr濃度要逐步趨于平穩(wěn)，平均出水CODcr濃度集中在80—120mg/l的區(qū)間內(nèi)，去除率比較穩(wěn)定。進(jìn)水氨氮濃度集中在60mg/l—100mg/l的區(qū)間，而且進(jìn)水的氨氮濃度要逐步提高后再趨于平穩(wěn)，平均出水指標(biāo)為11.2mg/l，穩(wěn)定后系統(tǒng)對氨氮的平均去除率達(dá)到95.5%。

影響氣浮除油效果的因素主要有氣浮時(shí)間、分離時(shí)間、氣浮藥劑以及水中油類或懸浮物的疏水性等等。研究發(fā)現(xiàn)，在氣浮時(shí)間為3.0min，分離時(shí)間為18min時(shí)，使用組合氣浮藥劑對焦化廢水的原水CODcr的去除率達(dá)56.5%，對油類的去除率達(dá)95%以上。

強(qiáng)化預(yù)處理技術(shù)使得焦化廢水預(yù)處理制度的執(zhí)行更加科學(xué)，減少預(yù)處理指標(biāo)控制不好而產(chǎn)生事故。

3.2 生物脫酚處理焦化廢水

包鋼焦化廠根據(jù)污泥中微生物所需營養(yǎng)比例BOD：N：P=100：5：1投加各營養(yǎng)物質(zhì)。當(dāng)監(jiān)測好氧池的出水CODcr降解率達(dá)到60%，混合液30分鐘沉降比達(dá)到10-30%，檢查曝氣池污泥性狀，污泥沉降性能好、顯微鏡觀察出現(xiàn)大量菌膠團(tuán)及固著型纖毛蟲類原生動物時(shí)，就標(biāo)志培菌成功，可以進(jìn)入負(fù)荷提升階段。在運(yùn)行中對污泥的色、嗅進(jìn)行觀察，正常的活性污泥一般呈黃（棕）褐色，同時(shí)略帶濕土味，新的管理理念，污泥培養(yǎng)馴化出的菌種不僅活性強(qiáng)，而且所需時(shí)間也較短。

3.3 生物化學(xué)法技術(shù)的應(yīng)用

焦化廢水處理的生產(chǎn)實(shí)踐表明，生物化學(xué)法用于焦化污水處理是一種較理想的處理方法。目前焦化污水的生物脫氮工藝可分為A/O、A2/0、A/O2及SBR-A/O2等方法，這些方法對去除焦化廢水中的CODcr和NH3-N具有較好的效果。

包鋼焦化廠采用硝化一反硝化（A/O）工藝，采用A/O內(nèi)循環(huán)生物脫氮工藝，處理效果較好。處理效果可以達(dá)到：CODcrl00-150mg/L、酚≤0.5mg/L、氰化物≤0.5mg/L、總氰化物≤lmg/L；油≤5mg/L、氨氮≤5mg/L、溶解性總固體≤5000mg/L。處理后焦化廢水指標(biāo)基本穩(wěn)定在二級排放標(biāo)準(zhǔn)，至于滿足一級排放標(biāo)準(zhǔn)，還受多種因素制約。

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，各方法往往不獨(dú)立使用，否則難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。針對某種廢水，往往需要通過幾種方法組合成一定的二級或三級處理系統(tǒng)，才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語

2012年國家制定出臺的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）中對焦化廢水的指標(biāo)限制做出了明確規(guī)定，并分時(shí)段予以提高，單位產(chǎn)品廢水排放量也予以了明確控制。我國環(huán)境形勢嚴(yán)峻，必然對水污染防治水平提出更高的要求，同時(shí)我國水資源緊缺，可以預(yù)見國家將對焦化廢水提出更加嚴(yán)格的要求。所以今后多種技術(shù)聯(lián)合使用的處理必將成為焦化廢水處理的趨勢。同時(shí)，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)不斷提高生產(chǎn)水平，開展清潔生產(chǎn)，拓寬處理后水的回用水平，從源頭上減少水體污染物的排放量。

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作者簡介

馬興敏，女，遼寧省開源縣，焦化講師，包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院工作，一直從事煤化工專業(yè)的教學(xué)工作.