焦化廢水處理技術(shù)及其發(fā)展趨勢

摘要：焦化廠生產(chǎn)過程中排放出大量含有毒、有害物質(zhì)的廢水，該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，是一種典型的含有高污染、難降解有機物的高濃度工業(yè)廢水。

焦化廠生產(chǎn)過程中排放出大量含有毒、有害物質(zhì)的廢水，該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，是一種典型的含有高污染、難降解有機物的高濃度工業(yè)廢水。因此焦化廢水的處理，一直是國內(nèi)外廢水處理領(lǐng)域的一大難題，幾十年來尚未出現(xiàn)突破性的研究成果。目前焦化廢水的處理技術(shù)主要有生化法、高級氧化法和物理化學(xué)法等三大類。

1　生化法.

1.1　普通活性污泥法普通活性污泥法是一種較好的焦化處理方法，該法能將焦化廢水中的酚、氰有效地去除，兩項指標(biāo)均能達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。但是，傳統(tǒng)活性污泥法的占地面積大，處理效率特別是對焦化廢水中的氨氮、有毒有害有機物的去除率低，而且活性污泥系統(tǒng)普遍存在污泥結(jié)構(gòu)細(xì)碎、絮凝性能低、污泥活性弱、抗沖擊能力差、進水污染物濃度的變化對曝氣池微生物的影響較大、操作運行很不穩(wěn)定等缺點。為了解決上述問題，近年來出現(xiàn)了一些新的生化處理方法。

1.2　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，從而加速對有機物的氧化分解能力，活性炭用濕空氣氧化法再生。研究表明，該法去除效果好，投資費和運行費較低。

1.3　投加生長素投加生長素的強化法是在現(xiàn)有焦化廠生化處理曝氣池容積偏小，酚氰化物和COD降解效率較差的情況下，用投加生長素的方法來提高活性污泥的活性和污泥濃度(MLSS)，從而提高現(xiàn)有裝置的處理能力。已在多家小型焦化廠使用。處理效果較為理想。該法運行成本較低，工藝簡單、操作容易，多使用在焦化廠污水現(xiàn)有處理裝置設(shè)備潛力的發(fā)掘，提高處理效果進行的污水處理強化和改造。

1.4　生物鐵法生物鐵法是在曝氣池中投加鐵鹽，以提高曝氣池中活性污泥的濃度，充分發(fā)揮生物氧化和生物絮凝作用的強化生物處理方法。由于鐵離子不僅是微生物生長必須的微量元素，而且對生物的粘液分泌也有刺激作用，鐵鹽再生成氫氧化物與活性污泥形成絮凝物共同作用，使吸附和絮凝作用更有效的進行，從而有利于有機物匯集在菌膠團的周圍，加速生物降解作用。20世紀(jì)80年代我國冶金建筑研究總院與馬鞍山鋼鐵廠等單位采用生物鐵法的強化處理技術(shù)，在曝氣池中加入一定量的生物鐵絮凝物后，改變了污泥狀態(tài)縮短了曝氣時間，改善了出水水質(zhì)，同時試驗還表明了該法對氰具有很強的去除能力。同時可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

1.5　固定化細(xì)胞技術(shù)固定化細(xì)胞技術(shù)是指通過化學(xué)或物理手段，將篩選分離出的適宜于降解特定廢水的高效菌種，或通過基因工程技術(shù)克隆的特異性菌種進行固定化，使其保持活性并反復(fù)利用。在工業(yè)廢水處理技術(shù)中，采用固定化細(xì)胞技術(shù)有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)原微生物細(xì)胞濃度和純度，并保持高效菌種，其污泥量少，利于反應(yīng)器的固液分離，也利于除氨和除去高濃度有機物或某些難降解物質(zhì)。孫艷從北京焦化廠排放的含酚廢水中分離純化一種降解苯酚的細(xì)菌，經(jīng)馴化其苯酚耐受力達9.5mgöL大大高于活性污泥中微生物的苯酚耐受極限。黃霞等的研究表明，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。

1.6　生物流化床生物流化床是以砂、焦炭、活性炭這類顆粒材料為載體，水流自下向上流動，使載體處于流化狀態(tài)，在載體表面生長、附著生物膜，載體粒徑一般為1.0～2.0mm。生物流化床兼有完全混合式活性污泥法接觸所形成的高效率，以及生物膜法能夠承受負(fù)荷變化沖擊的雙重優(yōu)點，具有良好的處理效果。楊平等采用生物流化床厭氧—缺氧—好氧(A2öO)工藝處理焦化廢水，進行了中試規(guī)模研究。在進水NH3-N質(zhì)量濃度為470mgöL條件下，出水質(zhì)量濃度為10.33mgöL，去除率>91.5%;進水COD775～2986mgöL的情況下，出水質(zhì)量濃度為120～290mgöL，去除率為66～93%。

1.7　AöO與A2öO工藝AöO(缺氧-好氧)工藝中，廢水首先進入缺氧池，然后進入好氧池，好氧池出水進入沉淀池，沉淀池上層清液部分回流至缺氧池，污泥則回流至好氧池。在好氧池中，發(fā)生硝化反應(yīng)，氨氮被氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。在缺氧池中，回水中的硝態(tài)氮與原水中的有機碳發(fā)生反硝化反應(yīng)，硝態(tài)氮被還原為氮氣。在實際工程中，好氧池多設(shè)計為活性污泥工藝，而缺氧池則為生物膜系統(tǒng)，好氧和缺氧兩段微生物互不相混，各自在最佳的環(huán)境條件下生長。

我國80年代開始研究AöO工藝，焦化廢水AöO裝置投入運行，廢水中的NH3-N得到有效治理，混凝處理后COD也達到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。此后，安陽鋼鐵公司的焦化廢水及臨汾鋼鐵廠的焦化廢水相繼投產(chǎn)AöO裝置并獲得成功。A2öO工藝是在AöO工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的改進工藝。A2öO工藝與AöO工藝相比，在缺氧池前多了一個厭氧池，目的是起水解酸化作用。因為焦化廢水中含有大量的雜環(huán)及多環(huán)芳烴類有機物，這些有機物在好氧條件下較難生物降解，通過厭氧酸化處理，可以將其轉(zhuǎn)化為小分子、易生物降解的有機物，提高焦化廢水的生物降解性。MinZhang等〔6〕對A2öO工藝與AöO工藝的實驗表明:A2öO工藝在NH3-N去除和反硝化方面均優(yōu)于AöO工藝，特別是反硝化率方面A2öO工藝是AöO工藝的兩倍。目前寶鋼一、二期焦化廢水就是對原AöO工藝優(yōu)化后，采用了A2öO工藝。有焦化廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。

1.8　SBR工藝SBR工藝(序批式活性污泥)是20世紀(jì)70年代以來開發(fā)的集生物降解和脫氮除磷于一體的新技術(shù)，SBR法的運行工況為間歇操作，其典型流程包括進水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置等五個階段。SBR池兼均化、沉淀、生物降解、終沉等功能于一體，通過自動控制完成工藝操作，可以方便靈活地進行缺氧-厭氧-好氧的交替運行，不需污泥回流系統(tǒng)。SBR反應(yīng)池生化反應(yīng)能力強，處理效果好，能有效地防止污泥膨脹，耐沖擊負(fù)荷能力強，工作穩(wěn)定性強。

2　高級氧化法

高級氧化法是在廢水中產(chǎn)生大量的·OH，·OH能夠無選擇性地將廢水中的難降解有機污染物降解為二氧化碳和水。高級氧化法可以分為Fenton試劑法、濕式氧化法、光催化氧化法、超聲聲化學(xué)氧化法等。張秋波等利用濕式催化氧化法對煤氣化廢水的研究表明，在合理的處理時間內(nèi)酚、氰和硫化物的去除率接近100%，COD去除率達65%～90%。曹曼等〔4〕用光催化氧化法處理焦化廢水，并研究了催化劑、pH、溫度和時間對處理效果的影響，研究發(fā)現(xiàn)，加入催化劑后，經(jīng)過紫外光照射lh，可將廢水中所有的有機毒物和顏色全部除去。

3　物理化學(xué)法

3.1　混凝法混凝法

是向廢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，使廢水中污染物質(zhì)發(fā)生凝聚從而沉淀去除�；炷�法的關(guān)鍵在于混凝劑，常見的混凝劑有鋁鹽、鐵鹽、聚鋁、聚鐵和聚丙烯酰胺等，目前國內(nèi)焦化廠家一般采用聚合硫酸鐵。上海焦化總廠選用厭氧-好氧生物脫氮結(jié)合聚鐵絮凝機械加速澄清法對焦化廢水進行綜合治理，使出水中COD<158mgöL，NH3-N<15mgöL。魏在山利用自制的PFASSi絮凝劑對焦化廢水進行了混凝沉淀研究，并與常規(guī)絮凝劑的處理效果進行了比較。結(jié)果表明，PFASSi在用量低的同時，效果也優(yōu)于其他絮凝劑。

3.2　吸附法

吸附法處理廢水，就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì)，使廢水得到凈化。常用吸附劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土、粉煤灰等。這種方法處理成本高，吸附劑再生困難，不利于處理高濃度的廢水，故常用于廢水的深度處理。白玉興等用焦炭—活性炭雙級吸附法深度處理濟南鋼鐵公司某焦化廠的生化車間出水，其結(jié)果表明，本法對COD和懸浮物的去除效果較好，對硬度、氨氮的去除率較低。將粉煤灰作為吸附劑深度處理焦化廢水，脫色效果好，COD、揮發(fā)酚去除率高，山西焦化廠與中科院山西煤化所合作研究“粉煤灰處理焦化廢水”，業(yè)已在焦化廠實際應(yīng)用。

4　結(jié)束語

①生化法處理量大、處理成本低、無二次污染，可以預(yù)見在今后較長的一段時間內(nèi)，生化法仍將是焦化廢水處理的主要方法。旨在提高生化處理效率的生物處理新工藝、新技術(shù)的研究將是一個重要的發(fā)展方向。②高級氧化法可以無選擇地將有機物氧化降解為CO2、H2O及其他低分子無機化合物，去除效率高，氧化速度快，無二次污染，在焦化廢水處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。③混凝法和吸附法是焦化廢水深度處理的可靠方法，為進一步改善處理效果，應(yīng)著力進行新型混凝劑和吸附劑的開發(fā)。④利用多種方法的協(xié)同作用處理焦化廢水中的有機污染物，可發(fā)揮各自的優(yōu)點，有助于更進一步的提高處理效率。因此，多種方法聯(lián)用也是焦化廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向。來源：中國環(huán)保頻道

〔參考文獻〕

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[4]　宮磊，徐曉軍.焦化廢水處理技術(shù)的新進展.工業(yè)水處理，2004，24(3):9-11.

[5]　葉少丹.焦化廢水生化處理研究進展.工業(yè)水處理，2005，25(2):9-12(5):97-100.

[6]　胡鈺賢，郭亞兵.焦化廢水及其處理技術(shù).機械工程與自動化，2004

[7]　樊麗華，梁英華，陳學(xué)青.焦化廢水治理技術(shù)進展2002，25(6):40-42