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焦化废水处理新技术

发表时间：2020/11/17 来源：《基层建设》2020年第22期作者：吴继峰马小雨

[导读] 摘要：焦化废水是来源于焦化厂炼焦过程中各环节废水的统称，主要包括煤热解干馏阶段、荒煤气回收净化阶段和化产品回收精制阶段。

        陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司陕西榆林 719319
        摘要：焦化废水是来源于焦化厂炼焦过程中各环节废水的统称，主要包括煤热解干馏阶段、荒煤气回收净化阶段和化产品回收精制阶段。焦化废水中组分多且复杂，含有大量的芳香类高浓度难降解的有机污染物和硫、氮、磷等无机盐污染物，这些污染物的浓度和色度较高、毒性极大，不仅严重污染环境，还对人类健康和动植物生长造成巨大危害，因此开发高效易行的焦化废水净化处理技术，切实解决炼焦行业的污染问题，一直是炼焦化学工业可持续发展需要重视的问题。
        关键词：焦化废水；物理化学法；生物处理法
        一、焦化废水的特点及危害
        焦化废水主要来源于剩余氨水、酚水和各类生活污水等。剩余氨水是焦化厂最主要的酚氰废水源，含氨浓度高，由炼焦配合煤表面的湿存水、干馏过程中产生的化合水以及冷凝工段吹扫管道的蒸汽冷凝水所组成，占入炉煤量的10%~14%左右。酚水是煤气净化和化工产品精制过程中产生的分离水。
        焦化废水成分复杂，水质变化幅度大，含有大量的难降解物质，可生化性较差，毒性大。废水中的氰芳环、稠环、杂环化合物都对微生物有毒害作用，若将有毒焦化废水直接排入水体，将会造成水体缺氧，危害水生生物，进而通过食物链最终进入人体而产生毒害。因此，去除焦化废水中的有机物和氨氮对减轻焦化废水对环境和人类的危害具有重要意义。
        二、焦化废水处理技术及其应用
        2.1物理法
        物理法主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮态的污染物，在其处理过程中不改变污染物的化学性质。如采用吹脱法、吸附法、萃取法等，目前对吹脱法的研究较多。吹脱法经济且操作简便，容易控制，NH3-N去除率较高，除氮效果稳定；但它只能处理氨氮，且氨吹脱于大气可造成空气污染。物理法大多处理难度大或成本高，对焦化废水而言实用价值较小。
        2.2化学法
        化学法是利用化学反应的作用，去除污染物或改变污染物的性质。如通过向废水中投加各类絮凝剂，使之与水中的污染物起化学反应，生成不溶于或难溶于水的化合物，析出沉淀，使废水得到净化，化学沉淀法是处理NH3-N较为有效的方法。近年来，对于MgNH4PO4•6H2O（MAP）化学沉淀法除NH3-N的研究较多，它是在含NH4+的废水中投加Mg2+和PO43-，使之与NH4+生成难溶的MAP结晶，从而从废水中分离出来，分离出的沉淀产物MAP可用作肥料。从热力学的角度模拟了MAP体系中pH和药剂配比对MAP形成的影响，提出了优化氨氮废水处理的措施，该法尤其适用于处理高浓度的氨氮废水。焦化废水经化学沉淀后，NH4+-N的残留浓度还是比较高的，因此，一般将此法置于生物处理之前。其他方法，如折点加氯法、离子交换法等因处理成本高而较少采用。
        2.3生化法
        生化法是利用微生物的氧化、分解、吸附作用处理废水中的有机污染物，该方法是污水处理中应用最广且有效的一种方法。近年来，人们从微生物、反应器及工艺流程等几方面着手，研究开发了活性污泥法、生物膜法、生物流化床、固定化生物处理技术及生物脱氮技术等。这些技术的发展使大多数有机物质实现了生物降解处理，出水水质得到了很大改善。
        2.3.1活性污泥法
        活性污泥法是使生物絮凝体及活性污泥与废水中的有机物充分接触，其中溶解性有机物被细胞吸收和吸附，并最终氧化为最终产物（主要是CO2）；非溶解性有机物先被转化为溶解性有机物，然后被代谢和利用。但单独采用该技术，出水中的COD、BOD、NH3-N等指标均难以达标，特别是对NH3-N，几乎没有降解作用。

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        2.3.2生物膜法
        膜生物反应器（MBR）在去除有机物和NH3-N过程中与传统活性污泥法具有相同的生化作用机理，不同的是传统活性污泥法在沉淀池中进行泥水分离，而MBR装置则是通过膜过滤出水，将污泥截留在反应池内。采用MBR工艺处理焦化废水，在同样的生化池容条件下，其较传统工艺COD去除率可提高30%，NH3-N去除率可提高50%，SS去除率可达到100%。MBR法具有经济、简单高效、处理容量大的优点，尤为重要的是它可以实现无害化，不会造成二次污染，该方法已经在各地焦化厂得到广泛应用。MBR工艺在焦化废水处理领域的成功应用，对钢铁企业、煤化工企业节约水资源、减少废水污染物排放具有重要意义。
        2.3.3生物流化床技术
        生物流化床技术是普通活性污泥法和生物膜法相结合的处理技术，该技术的发展始于20世纪70年代初。其载体在流化床内呈流化状态，使固（生物膜）、液（废水）、气（空气）三相之间得到充分接触，颗粒之间剧烈碰撞，生物膜表面不断更新，微生物始终处于生长旺盛阶段。生物流化床技术因具有处理效率高、容积负荷大、传质速度快、应用范围广等优点而受到研究者的广泛关注。
        2.4物化法
        经生化处理后的焦化废水含有如吲哚、咔唑、喹啉等多种难生物降解的芳香族化合物，这些污染物的存在是造成生化处理出水COD偏高的主要原因，需要通过物理化学方法才能有效去除。物理化学法有吸附法和氧化法，主要用于焦化废水的预处理和生化处理后的深度处理。
        吸附法中将粉煤灰作为吸附剂深度处理焦化废水，具有脱色效果好，COD、挥发酚、油等的去除率高，费用低的特点，已成为近几年粉煤灰综合利用研究的热点之一。山西焦化厂已成为世界上第一家采用生化—粉煤灰吸附法处理焦化废水的厂家，处理后的水无色无味，COD、BOD、挥发酚等污染物浓度均低于国家规定的排放标准。
        氧化法中常用的是芬顿（Fenton）试剂法。Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂，能产生氧化能力很强的•OH，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以处理的有机废水的氧化处理，具有反应迅速、温度和压力等反应条件缓和、无二次污染等优点。〕以焦化废水生化处理二沉池出水为研究对象，采用Fenton试剂氧化联合混凝沉淀法，考察了COD的去除效果及经济性。试验结果表明，COD去除率为70.6%，出水COD达到国家一级排放标准。Fenton法对焦化废水的预处理或深度处理显示出其独特的优势，近年来越来越受到环保工作者的重视。由于Fenton法及其联合技术处理成本高、处理条件限制多等原因，导致其尚未大范围地实际运用。目前，Fenton法主要用于难生物降解物质的深度处理或保证出水水质时的后续处理，作为生化法的补充处理方法。
        三、焦化废水处理技术及应用的比较
        综上所述，物理法处理焦化废水成本高，实用价值较小；生化法处理量大，处理成本低，无二次污染，生化法是焦化废水处理的主要方法。生化法中的生物脱氮技术，能有效脱除焦化废水中的NH3-N；而物理化学方法主要用于焦化废水的预处理和生化处理后的深度处理，该方法能有效去除其中的COD，是对生化法的有益补充。焦化废水是一种很难处理的高浓度有机和无机污染物混杂的废水，成分复杂，特别是NH3-N和COD较高，可生化性差，单独的物化法或单独的生化法都难以实现对废水的达标排放，因此，需要将生化法和物化法加以适当组合，综合利用，以达到去除NH3-N和COD的目的。
        参考文献
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        [2]杨茹霞,孙慧芳,李剑锋,程芳琴.混凝技术在焦化废水深度处理中的应用[J].工业用水与废水,2018,49(2):6-10.被引量：3
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