技術(shù)知識(shí)：焦化廢水處理工藝及類型
當(dāng)前，全球都面臨著水資源短缺、水質(zhì)惡化的嚴(yán)峻形勢(shì)，水污染問題成為當(dāng)今世界面臨的重要環(huán)境問題之一。我國(guó)人均水資源占有量?jī)H為0.24萬m3，只有世界上人均占有量的1/4，屬世界十二個(gè)貧水國(guó)家之一，所以加強(qiáng)對(duì)新污染源的控制，改善老污染源處理?xiàng)l件，才能從根本上改變我國(guó)水質(zhì)惡化的現(xiàn)狀。在此，小編整理了一些焦化廢水處理知識(shí)。
焦化廢水處理一直是國(guó)內(nèi)外污水處理領(lǐng)域的一大難題。廢水中污染物組成復(fù)雜，含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴和氧硫氮等雜環(huán)化合物，屬較難生化降解的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水。目前，焦化廢水處理一般要經(jīng)過預(yù)處理、二級(jí)處理和深度處理后才可能達(dá)標(biāo)排放。焦化廢水的預(yù)處理技術(shù)有：厭氧酸化法、氣浮法、混凝沉淀法；二級(jí)處理方法很多，有生物化學(xué)法、物理法、化學(xué)法、以及物理-化學(xué)法等；焦化廢水深度處理技術(shù)有化學(xué)氧化法、折點(diǎn)氯化法、絮凝沉淀輔以加氯法、吸附過濾輔以離子交換法等。但目前最常用的方法是焦化廢水經(jīng)隔油池、二級(jí)氣浮池除油后進(jìn)行多段曝氣生物處理，再經(jīng)氧化塘或吸附法深度處理后排放。
1.廢水來源
焦化廢水是煉焦、煤氣在高溫干餾、凈化及副產(chǎn)品回收過程中，產(chǎn)生含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴及氧、硫、氮等雜環(huán)化合物的工業(yè)廢水，是一種高CODcr、高酚值、高氨氮且很難處理的一種工業(yè)有機(jī)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(chǎng)合產(chǎn)生的廢水。
2.廢水特點(diǎn)
焦化廢水所含污染物包括酚類、多環(huán)芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等，是一種典型的含有難降解的有機(jī)化合物的工業(yè)廢水。焦化廢水中的易降解有機(jī)物主要是酚類化合物和苯類化合物，砒咯、萘、呋喃、瞇唑類屬于可降解類有機(jī)物。難降解的有機(jī)物主要有砒啶、咔唑、聯(lián)苯、三聯(lián)苯等。
焦化廢水的水質(zhì)因各廠工藝流程和生產(chǎn)操作方式差異很大而不同。一般焦化廠的蒸氨廢水水質(zhì)如下：CODcr3000－3800mg／L、酚600－900mg／L、氰10mg／L、油50－70mg/L、氨氮300mg/L左右。如果CODcr按3500mg／L計(jì)，氨氮按280mg/L計(jì)，則每噸焦炭最少可產(chǎn)生0.65kgCODcr和0.05kg氨氮，全國(guó)機(jī)焦產(chǎn)量為7000萬噸，則每年可產(chǎn)生45500噸CODcr和3500噸氨氮，如果污水不處理，將對(duì)環(huán)境造成多么大的污染。
3.廢水處理方式
目前焦化廠廢水處理有多種方式，首要方式應(yīng)將焦化廢水處理綜合考慮。如建廠時(shí)選擇廠址就應(yīng)論證廢水處理方案，充分考慮廠址的上、下游及周圍的情況，不要設(shè)在給水水源附近和有特殊要求的地方；能否將經(jīng)處理后的水送附近洗煤廠、鋼鐵廠的綜合廢水處理廠、城市污水處理廠，使廢水處理方案更趨合理也是必須考慮的問題。
其次是廢水處理不能單一考慮，而應(yīng)與煤氣凈化工藝等統(tǒng)一考慮設(shè)計(jì)方案。從產(chǎn)生廢水的裝置開始處理，每道工序均按要求設(shè)計(jì)，減輕最終廢水處理裝置的負(fù)擔(dān)。如上海寶鋼三期工程將蒸氨工段與廢水處理合并為一個(gè)車間，使其能達(dá)標(biāo)排放。
將處理后的廢水盡量在廠內(nèi)利用，如送作熄焦補(bǔ)充水、除塵補(bǔ)充水、煤場(chǎng)灑水等，從而減少外排水量，同時(shí)采取措施防止對(duì)環(huán)境及設(shè)備產(chǎn)生不良影響。
4.國(guó)內(nèi)外焦化廢水處理技術(shù)
目前，國(guó)內(nèi)80％的焦化廠普遍采用的是以傳統(tǒng)生物脫氮處理為核心的焦化廢水工藝流程。分為預(yù)處理、生化處理以及深度處理。預(yù)處理主要采用物理化學(xué)方法，如除油、蒸氨、萃取脫酚等；生化處理工藝主要為A/O、A2/O等工藝；深度處理主要工藝有活性炭吸附法、活性炭-生物膜法及氧化塘法。
在歐洲，焦化廢水處理普遍的工藝為先去除懸浮物和油類污染物質(zhì)，然后利用蒸氨法去除氨氮，再采用生物氧化法去除酚硫氰化物和硫代硫酸鹽。在某些情況下還對(duì)廢水做排放前的最后深度處理。在美國(guó)，煉焦廠的廢水處理工藝為：脫焦油—蒸氨工藝—活性污泥法及污泥脫水系統(tǒng)。綜合看起來，國(guó)外的焦化廢水處理方法與我國(guó)基本一致。
（1）：物理處理法
1.吸附法
吸附法是利用多孔性吸附劑吸附污水中的一種或幾種溶質(zhì)，使污水得到凈化。活性炭是最常用的一種吸附劑，活性炭吸附法適用于污水的深度處理。劉俊峰等采用高溫爐渣過濾，再用南開牌H2103大孔樹脂吸附處理含酚520mg/L、COD3200mg/L的焦化污水，處理后出水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.混凝和絮凝沉淀法
混凝法是向污水中加入混凝劑并使之水解產(chǎn)生水合配離子及氫氧化物膠體，中和污水中某些物質(zhì)表面所帶的電荷，使這些帶電物質(zhì)發(fā)生凝集，是用來處理污水中自然沉淀法難以沉淀去除的細(xì)小懸浮物及膠體微粒，以降低污水的濁度和色度，但對(duì)可溶性有機(jī)物無效，常用于焦化污水的深度處理。
該法處理費(fèi)用低，既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。上海焦化總廠選用厭氧-好氧生物脫氮結(jié)合聚鐵絮凝機(jī)械加速澄清法對(duì)焦化污水進(jìn)行綜合治理，使出水中COD<158mg/L，NH3-N<15mg/L。近年來，新型復(fù)合混凝劑在焦化污水處理中的應(yīng)用得到廣泛的研究。
3.Fenton試劑法
Fenton試劑是由H2O2和Fe2+混合得到的一種強(qiáng)氧化劑，由于其能產(chǎn)生氧化能力很強(qiáng)的61OH自由基，在處理難生物降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機(jī)污水時(shí)，具有反應(yīng)迅速，溫度和壓力等反應(yīng)條件緩和且無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。因此，近30年來越來越受到國(guó)內(nèi)外環(huán)保工作者的廣泛重視。
（2）：生化處理法
生化處理法是一種利用微生物氧化分解污水中有機(jī)物的方法，常作為焦化污水處理系統(tǒng)中的二級(jí)處理。
1.A/O與A2/O法
目前國(guó)內(nèi)主要采用A/O與A2/O工藝及其變異型脫氮工藝進(jìn)行焦化污水的脫氮處理，脫氮效果較好。MinZhang等對(duì)A-A-O工藝與A-O工藝進(jìn)行了比較，實(shí)驗(yàn)表明：A-A-O工藝在NH3-N去除和反硝化方面均優(yōu)于A-O工藝，特別是反硝化率方面A-A-O工藝是A-O工藝的兩倍。目前寶鋼一、二期焦化污水就是對(duì)原A-O工藝優(yōu)化后，采用了A-A-O工藝。
目前系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，但由于條件控制復(fù)雜，投資費(fèi)用高，為保證處理效果，運(yùn)行中污泥及污水回流量較大，增加了動(dòng)力消耗，且內(nèi)循環(huán)液帶入大量溶解氧，使反硝化池內(nèi)難于保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化過程降低了脫氮效率。
2.SBR法
SBR池兼均化、沉淀、生物降解及終沉等功能于一體。國(guó)內(nèi)外對(duì)SBR法研究的結(jié)果表明此法工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，同時(shí)不必設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池。SBR反應(yīng)池生化反應(yīng)能力強(qiáng)，處理效果好，能有效地防止污泥膨脹，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定性強(qiáng)。用它來處理焦化污水，NH3-N的去除率達(dá)60%，傳統(tǒng)SBR法對(duì)焦化污水降解效率不高。
3.氧化溝技術(shù)
隨著氧化溝技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列脫氮技術(shù)與氧化溝技術(shù)相結(jié)合的污水處理工藝流程。按照運(yùn)行方式，氧化溝可以分為連續(xù)工作式、交替工作式和半交替工作式。連續(xù)工作式氧化溝，如帕斯韋爾氧化溝、卡魯塞爾氧化溝。奧貝爾氧化溝在我國(guó)應(yīng)用比較多，這些氧化溝通過設(shè)置適當(dāng)?shù)娜毖醵巍⒑醚醵味寄苋〉幂^好的脫氮效果。
（3）：化學(xué)處理法
1.催化濕式氧化技術(shù)
催化溫式氧化技術(shù)是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下，用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機(jī)物氧化，最終轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)N2和CO2排放。該技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代，是在Zim-merman的濕式氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于其催化劑價(jià)格昂貴，且在高溫高壓條件下運(yùn)行，對(duì)工藝設(shè)備要求嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)很少將該法用于污水處理。
2.臭氧氧化法
臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，能與污水中大多數(shù)有機(jī)物，微生物迅速反應(yīng)，同時(shí)還可起到脫色、除臭、殺菌的作用。該法不會(huì)造成二次污染，操作管理簡(jiǎn)單方便。但是，這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點(diǎn)。同時(shí)若操作不當(dāng)，臭氧會(huì)對(duì)周圍生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法還主要應(yīng)用于污水的深度處理。在美國(guó)已開始應(yīng)用臭氧氧化法處理焦化廢水。
3.光催化氧化法
光催化氧化法是由光能引起電子和空隙之間的反應(yīng)，產(chǎn)生具有較強(qiáng)反應(yīng)活性的電子(空穴對(duì))，這些電子(空穴對(duì))遷移到顆粒表面，便可以參與和加速氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。光催化氧化法對(duì)水中酚類物質(zhì)及其他有機(jī)物都有較高的去除率。在最佳光催化條件下，控制污水流量為3600mL/h，就可以使出水COD值由472mg/L降至100mg/L以下，且檢測(cè)不出多環(huán)芳烴。