焦化行业废水水质变化影响因素及污染控制

　　摘要:随着我国工业经济的发展，水污染问题越来越严重，尤其是焦化废水的处理，受到了人们的广泛关注。文章对焦化废水处理进行了研究分析，以供参考。

　　关键词:焦化废水;酚类物质;氨氮物质;深度处理

　　1前言

　　焦化废水成分复杂，毒性大，除含有氨氮、氰化物等无机污染物外，还含有酚、吡啶等难以生物降解的杂环及多环芳香族化合物，大量排放会对环境造成严重污染，同时也直接威胁到人类健康。

　　2生物化学法

　　2.1移动床生物膜反应器

　　作为一种新型复合水处理技术，移动床生物膜反应器(MBBR)是通过在曝气过程中使填料在外力作用下和污水充分接触。随着反应时间增长，不断有污水中的微生物在填料表面附着生长，从而形成一层生物膜，水体通过生物膜吸附降解污水中的污染物得到净化。MBBR被广泛用于污水的处理回收，是基于其相比于传统膜生物反应器，具有占地空间小、污染物易扩容、不易堵塞等优点，是一种新型高效的污水处理方法。针对性地解决了焦化废水处理工艺抗冲击能力差，TN、NH3-N、COD去除率低，运行费用高等问题。研究表明，A/O+MBBR组合联用可实现COD质量浓度从4000～4600mg/L降低到250mg/L，COD去除率达93.7%～94.6%。MBBR单独用作焦化废水深度处理技术，应用于A/O工艺后或与其他工艺联用可进一步去除COD及TN。

　　2.2曝气生物滤池

　　曝气生物滤池(BAF)是一种特殊形式的生物接触氧化法。BAF结合了给水快滤池和接触氧化法的优点，集曝气氧化、高水力负荷、絮凝吸附等特点于一身，具有生物氧化和过滤的双重作用，出水水质较好。BAF在焦化废水深度处理中主要应用于常规生化处理后。利用曝气生物滤池(UBAF)作为某焦化厂生化二级出水的深度处理工艺，处理后的出水COD和NH3-N可达GB8987—1996《污水综合排放标准》。目前BAF技术在焦化废水深度处理中已有工程应用。将混凝气浮增加至BAF前可有效去除污水中的悬浮物，同时具有有机负荷高、占地面积小、投资少、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点，但其对进水悬浮物(SS)浓度要求较严，一般要求ρ(SS)≤100mg/L，最好ρ(SS)≤60mg/L，因此需要对进水进行预处理，尽可能减少黏性物质对膜面的污堵。

　　3物理化学方法

　　3.1吸附法

　　吸附法是利用具有大比表面积的多孔性吸附剂，如粉煤灰、活性炭、硅藻土、树脂、沸石等，凭借它们优良的吸附能力，将废水中的难去除污染物尤其是有机污染物吸附到吸附剂表面，以达到焦化废水净化的目的。以粉末活性炭和柱状活性炭为研究对象，分别测试其对焦化废水中COD与酚的去除效率，以及在不同处理条件下对污染物去除效率的影响，研究发现，在COD、酚类污染物去除方面，粉末活性炭表现出更好的效果，而且在最佳处理条件下，焦化废水可做到达标排放。也以活性炭为吸附剂考察了对焦化废水吸附净化的实验，在最优条件下，活性炭对废水中有机物总量的去除率可以达到70%以上。活性炭作为吸附剂处理废水时，虽然有着较为优异的处理效果，但也存在着回收再生难、价格高等缺陷。以粉煤灰作为吸附剂考察了对焦化废水污染物去除效果的研究，研究发现，处理后的废水除氨氮指标不合格外，其他污染物含量均可达到我国对于一级新厂的标准，并且60%被此方法处理过的水可二次利用，使用过的粉煤灰吸附剂还可作为生产建筑材料的原料。粉煤灰作为吸附剂处理焦化废水处理不仅最终处理效果较好，吸附剂还可以回收再利用，大大降低了企业废水处理成本。提出的“焦粉吸附法深度处理工艺”是一种以焦粉为吸附剂深度处理酚氰废水的方法，此方法在涟钢焦化厂应用实践证明了该工艺对酚氰废水COD、色度、浊度、挥发酚等污染物去除效果显著。

　　3.2膜分离法

　　膜分离法处理废水是以浓差、压差及电位差等作为动力，使废水中的污染物组分选择性地通过半透膜，从而实现废水中污染物的分离。以“预处理+超滤(UF)+反渗透(RO)”为主体工艺进行处理回用焦化废水的中试实验，结果表明，经该方法处理后的水可以达到工业循环冷却水回用的水质标准。但膜分离技术仍存在着成本高、未解决反渗透浓缩液的去向、实际工业应用中限制比较多等问题。因此，探究效率高、成本低、不易被污染或易清理的半透膜是未来膜分离法处理焦化废水的重要研究方向。

　　3.3混凝沉淀法

　　混凝沉淀法通过在废水中加入混凝剂、絮凝剂(聚丙烯酰胺、硫酸亚铁溶液、聚合硫酸铁、溶解性有机碳、聚合氯化铝铁等)等物质，使污染物在废水中脱稳，进而通过团聚、沉降等过程，使污染物从废水中分离出来，以达到净化目的。使用四种混凝剂进行焦化废水处理实验，发现高铁酸钠作为一种新型、实用的水处理剂拥有更强的脱色能力，以及优异的CODCr、浊度去除能力，并且二次污染小。当前混凝剂总体正在向“高分子化、复合化、多功能化”的方向发展。目前的研究表明，无机-有机高分子复合混凝剂有着更高的应用前景。但在无机-有机复合混凝剂的开发过程中由于有机高分子化合物种类繁多且性质各异，造成了选择合适有机复合物时难度的产生。有机高分子与无机混凝剂复合将会导致无机絮凝剂原本的结构和电荷性质发生改变，所以要制备出可用于焦化废水处理且高效的有机-无机高分子混凝剂，还需继续深入的研究。虽然电混凝、磁混凝、混凝-膜技术、混凝-氧化等工艺在焦化废水的处理实验中表现出良好的处理效果，但这些技术至今还未能实现从理论到工业化应用的过程。

　　4化学方法

　　4.1焚烧法

　　焚烧法处理废水是将经预处理的废水在高温燃烧炉中进行焚烧反应，使有机物充分氧化分解并最终转化为CO2和H2O及少量无机灰分。该方法虽可以高效率地处理高浓度焦化废水，且无二次污染，但处理费用较为昂贵，目前在我国发展应用较少。

　　4.2臭氧法

　　臭氧法利用臭氧的强氧化性对焦化废水中的污染物进行氧化分解，同时还具有除臭、脱色、杀菌的功效。多余的臭氧可以很快与水反应生成氧，不会造成二次污染，而且操作流程也较为简单。但该方法的投资、耗电、处理成本都较高，而且操作过程需要严格操作，以避免臭氧泄露污染周围环境。所以，臭氧法目前在深度处理以外的过程应用较少。在美国已有臭氧法净化焦化废水的应用。

　　4.3Fenton试剂法

　　Fenton试剂即H2O2+Fe2+，此方法的实质是利用H2O2经Fe2+催化所产生的羟基自由基对焦化废水中的COD及挥发酚进行降解。与此同时产生的氢氧化铁与氢氧化亚铁具有胶体性质，可以产生絮凝作用。该方法具有设备简单、操作方便、效率高等优势。在Fenton试剂法中使用零价铁代替二价铁既能提高焦化废水的处理效率，又能降低成本。

　　4.4光催化氧化法

　　光催化氧化法是由光能引起半导体带间跃迁，从价带跃迁至导带，产生具有较强反应活性的光致空穴和光生电子，进而将焦化废水中的污染物转化为无害物质的方法。采用多相光催化氧化法的方法处理焦化厂二沉池废水，研究结果表明，此方法可使焦化厂二沉池废水COD的去除率达到84.8%，经处理过的水可直接排放或回收利用，不产生二次污染。目前焦化废水处理行业重点研究的光催化技术主要有:UV/二氧化钛、UV/二氧化钛/双氧水以及光催化与其他技术的联用。此方法可以有效地将废水中的污染物降解，并且能耗也较低。但也有可能会产生有害的光化学产物而造成二次污染。此方法反应进行的前提为光照，这也就决定了此方法适宜在浊度低、具有良好透光性的条件下进行，即在焦化废水的深度处理阶段使用更加有效。降低处理成本、提高光利用率将成为今后发展光催化氧化法处理焦化废水的重要研究内容。

　　5结语

　　我国对焦化废水的处理主要还是以生物化学法为主，深度处理技术为辅。各种物理化学、化学、生物方法均具有其各自特点及优势，但往往有着不可忽视的弊端，所以未来发展在研究改善单一方法的同时，还应重点研究焦化废水的联合处理法，以达到更加经济、有效地处理焦化废水的目的。同时，许多其他极具发展潜力的新焦化废水处理技术也正处于逐步深入研究的过程当中，如超声波废水处理技术、超临界氧化技术、微波氧化技术、等离子体处理技术等，或者将这些新型技术与传统废水处理技术联合，也有望取得显著效果。

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　　作者：殷昭平