關于焦化廠廢水處理技術研究進展的探討

摘 要：焦化廢水是煤制焦炭、煤氣凈化及焦化產品回收過程中產生的廢水。受原煤性質、煉焦工藝、焦化產品回收等諸多因素的影響，其成分復雜多變，屬于難處理的工業廢水。利用傳統的方法和工藝處理焦化廢水不能達到令人滿意的效果。筆者基于多年的工作經驗，從生化處理、物理化學手段等方面介紹了處理焦化廢水的常見技術手段，并對焦化廢水處理前景進行了展望。

關鍵詞：焦化廢水；生化處理技術；物理化學法

引言

作為一個焦炭生產和消耗大國，我國的焦炭產能近年來一路狂飆。截止到2007年，我國的焦炭產量已經占據全球產量的六成之多，高達3.3億多噸。在煉焦、凈化煤氣及廢品回收利用環節中會產生大量廢水，其成分較復雜，酚類、吲哚、喹啉、氨類、環芳烴類等污染物含量較高，同時也不乏無機氟離子、氰一類的劇毒物質，一般手段無法完成降解。一旦廢水超標排放，對生態環境帶來的損害是難以想象的。因而焦化廢水處理問題是多年來困擾相關專家的一大難題。

1 生化處理技術

國內對預處理后的廢水多采用好氧厭氧生化處理法，但此法對多環和雜環類化合物效果不大，尤其對氨氮這樣的劇毒物質，處理指標遠遠達不到要求。近年來，通過大量的理論研究和實驗驗證，PACT、光合細菌、活性污泥等生化方法得到了一定程度的推廣。

1.1 PACT

在活性污泥曝氣池中加入活性碳粉，借助其很強的吸附能力，聚集有機物和氧氣，為微生物的快速生長提供足夠養分，進而加快有機物氧化分解進程。活性炭可以用濕空氣氧化法再生。國內外的大量實踐已經證明，這種方法的性價比很高，除廢水效果上佳。葛文準在PACT法方面做了大量研究，針對水力駐留時間、活性炭添加量控制、曝氣時間和溫度等方面進行了深入探索。

1.2 厭氧生物法

UASB（上流式厭氧污泥床）技術逐漸在焦化廢水處理領域興起。荷蘭科學家G.Lettiga在上世紀七十年代默契發明了這種方法的反應容器，絕大部分微生物轉化為甲烷和二氧化碳。反應器裝有三相分離器，對固氣液三相完成隔離處理。陳常州在前人的研究基礎上，進一步確定了該方法的詳細工藝配比：CODcr密度在每升2000毫克以上，ph值控制在6～7.5的范圍內，處理溫度區間為30～35攝氏度，CODcr負荷量為10～15kg/（m3.d），駐留時間不超過12小時，不低于3小時。在這樣的參數條件下，CODcr清除率不低于80%，有時甚至到達90%左右。另外，活性厭氧膨脹床在處理焦化廢水時效果同樣顯著，對于酚類、環類物質該方法較有效。

1.3 A/O聯合法

單獨使用厭氧或好氧技術往往不能達到理想效果，因此有研究者嘗試將厭氧好氧聯合使用。趙建夫首先嘗試厭氧酸化結合好氧法處理廢水，實驗證明焦化廢水經過酸化后，廢水有機物降解效果明顯改善，使得CODcr去除率在后續的處理環節里大大提升。對于像萘、喹啉和吡啶這類難處理物質，平均清除率也在65%左右，相比一般好氧法僅20%的去除率，這種方法優勢明顯。鞍山焦炭研究院和一些單位開展合作，運用好氧-厭氧固定膜生物法也取得了良好效果。

2 物理化學方法

2.1 化學沉淀法

劉小嵐、黃文水等采用化學沉淀試劑MgCl2.6H2O和MgHPO4.3H2O（或NaHPO4.12H2O）對剩余氨水進行預處理，效果很好，氨氮去除率接近100%。焦化廢水中的NH4+會與沉淀劑反應，生成磷酸鎂沉淀。在弱酸性（ph值9左右）條件下，使Mg2+、NH4+、PO43-的摩爾比為14：1：0.8時，氨氮基本上能得到完全清除。廢水經過處理后，氨氮濃度有原來的兩千毫克每升降至15毫克每升，完全符合國家排放標準。

2.2 Fention試劑法

該試劑是由過氧化氫和二價鐵離子混合后得到的一種超強氧化劑，由于它能夠產生氧化能力很強的氫氧根自由基，對于采用普通氧化手段難以奏效的有機廢水，處理時縮短、溫度壓力狀況穩定，且沒有二次污染。最近30年來，這種方法得到了一大批環保學者的青睞。

周志輝聯合聚硅硫酸鋁混凝沉淀家和Fention試劑，以隔油焦化廢水作為研究對象，取得了良好效果。并為該方法在工廠一線的推廣奠定了理論基礎。在外部條件滿足的情況下，廢水的CODcr值可降至38mg/L，達到一級排放標準，去除率在97%左右。

2.3 混凝沉淀法

混凝法原理是向廢水中加入混凝劑，利用水解后的氫氧化物膠體和水合離子中和廢水物質的電荷，使帶點物質凝聚，對于處理細小懸浮物、膠體微粒有不錯的效果，藉此可以降低廢水色度濁度。不過，該法對可溶性有機物效果不大，一般只用于廢水的后期深度處理。這種方法的成本較低，間歇使用和連續使用皆可。

混凝劑是混凝法的關鍵所在。國內焦化廠一般采用PFS（聚合硫酸鐵），外加PDM（聚丙烯酰胺）為助凝劑。吳梅深入研究了混凝澄清法，并通過實驗證明，運用該法處理焦化廢水時，將PF和PDM的投加量分別控制在25mg/L和0.2mg/L時，能夠去除一半的CODcr和38%的氰化物。

3 焦化廢水處理前沿的研究開發

3.1 催化濕式氧化技術

在高溫高壓和催化劑助推下，利用氧氣將水溶有機物氧化，轉化為氮氣和二氧化碳，是上世紀七十年代開發的技術。打扮煤氣公司用質量濃度2%的Ru/TiO2充當催化劑，在9Mpa、270攝氏度、流速2L/h的條件下，氨氮濃度下降明顯。排放氣體也不含有硫氧化物、氮氧化物等有害氣體。

在日本和美國，此類方法已有工程應用，屬于技術前沿，發展前景廣闊。但是此法也存在問題，那就是設備材料要求很高；催化劑昂貴。大連理工大學在上世紀90年代初期，開發出了雙組份活性催化劑。

3.2 煙道氣的應用

利用專門的噴霧處理塔，使得煙道氣體與氨水混合產生物理化學反應，SO2、NH3以及氧氣發生反應，生成硫化銨，在煙塵上附著的有機污染物在高溫爐膛內分解。冶金工業部的項目“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”或國家專利，該法去除了氨水中的焦油和SS，在淮鋼集團的氨水處理中得到應用。但該法的弊端是需要專屬設備，且管道腐蝕嚴重，常發生堵塞問題。

4 結語

近年來，國人的環保意識逐漸增強，排放標準越來越嚴格。國內外的諸多專家都對焦化廢水處理技術做出了新的嘗試。深入研究焦化廢水處理工藝，既是環領域的研究熱點和科研重點，也是經濟社會發展的客觀需要。焦化廠在建廠伊始就應該充分考察周遭環境，思考能否將廢水方便的送達周圍洗煤廠、鋼鐵冶煉廠的廢水處理站，使處理方案更加可行。可以說，只有將現有方法有機結合，并積極開展新方法的研究，才能找到治理焦化廢水切實有效的處理手段。

參考文獻

[1]郭麗娜，程小文.AF+BAF 工藝處理焦化廢水的試驗研究[J].工業水處理，2006，26（10）：27-29.

[2]裴亮，董波，姚秉華，等.PAC-MBR 組合工藝處理焦化廢水的研究[J].中國給排水，2007，23（13）：60-62.