焦化廢水處理綜述

摘 要：本文介紹了焦化廠污水的產生來源及其對工業生產和環境的危害，焦化污水的處理方法以及處理新技術。

關鍵詞：焦化廢水 ；處理方法

1 焦化廢水特點

鋼鐵工業的焦化廠、城市煤氣廠等在煉焦和煤氣發生過程中產生的污水稱為焦化廢水。其主要來源有三個：一是剩余氨水，它是在煤干餾及煤氣冷卻中產生出來的廢水，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合產生的廢水。焦化廢水是含有大量難降解有機污染物的工業廢水，其成分復雜，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物質，超標排放的焦化廢水對環境造成嚴重的污染。焦化廢水具有水質水量變化大、成分復雜，有機物特別是難降解有機物含量高、氨氮濃度高等特點，其中不少屬于有致癌作用的生物活性物質，出水達標難度大，因此，尋求效果好且成本低的深度處理方法具有積極意義。

2 焦化廢水處理的主要做法

焦化廢水一般需通過預處理、生化處理以及深度處理三個階段方能實現達標排放。

2.1 預處理

預處理常用的方法有稀釋和氣提、混凝沉淀、氣浮和高級氧化技術等。預處理系統的任務是除油和水質、水量的調節，為后續處理工藝奠定基礎，是生化處理穩定運行的前提。

2.1.1 稀釋和氣提

焦化廢水中含有的高濃度氨氮物質以及微量高毒性的CN-等，對微生物有抑制作用。 因此這些污染物應盡可能在生化處理前降低其濃度。通常采用稀釋和氣提的方法。氣提是利用蒸餾對揮發性物質進行提取的方法，在氣提過程中，被處理的揮發性物質由液相傳遞到氣相。氣提法在焦化廢水的預處理中用于提取其中的氨氮。

2.1.2 混凝沉淀

沉淀法是利用水中懸浮物的可沉降性能，在重力作用下下沉，以達到固液分離的過程。其目的是除去懸浮的有機物，以降低后續生物處理的有機負荷。在生產中通常加入混凝劑如鋁鹽、鐵鹽、聚鋁、聚鐵和聚丙烯酰胺等來強化沉淀效果。

2.1.3 氣浮法

氣浮是將空氣以微小氣泡的形式通入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的顆粒或油滴粘附，形成水-氣-顆粒（油滴）三相混合體系，顆粒粘附于氣泡上浮至水面，從水中分離出去形成浮渣。 因過多的油類會影響后續生化處理的效果，氣浮法在焦化廢水預處理的作用是除去其中的油類并回收再利用，此外還起到預曝氣的作用。

2.1.4 高級氧化技術

由于焦化廢水中的有機物復雜多樣， 其中酚類、多環芳烴、含氮有機物等難降解的有機物占多數，這些難降解有機物的存在嚴重影響了后續生化處理的效果，高級氧化技術是在廢水中產生大量HO·自由基，HO·自由基能夠無選擇性地將廢水中的有機污染物降解為二氧化碳和水。

2.2 生化處理

對于預處理后的焦化廢水， 國內外一般采用好氧、厭氧生物法處理，但由于焦化廢水中的多環和雜環類化合物，如萘、喹啉、吡啶等難以生物降解。好氧生物法處理后出水中的CODcr 、氨氮等指標遠遠不能達標。為了解決上述問題，近年來出現了一些新的處理方法，如PACT 法、生物鐵、PSB（光合細菌菌體）活性污泥法，厭氧生物法/厭氧-好氧生物法等。

2.2.1 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。該法去除效果好，投資費和運行費低。

2.2.2 生物鐵法

鐵的化合物對懸浮物、膠體物質和微生物的吸附作用能夠生成易于沉淀的絮團， 同時鐵還是微生物生長的必要元素。 因此在活性污泥中加入一定量的鐵化合物后，可使活性污泥變得密實，提高曝氣池的污泥濃度，加速生物氧化，而且在鐵化合物和微生物的協同作用下，使吸附作用和絮團作用更加有效地進行。此法具有較強的適應能力和抗沖擊能力，能夠耐受較大的毒物沖擊， 對氰化物有較高的分解能力，而且在活性污泥法基礎上的改造也比較簡便、經濟。

2.2.3 PSB活性污泥法

PSB活性污泥法是將光合細菌菌體固定在活性污泥上，對焦化廢水進行處理。PSB活性污泥法對溫度、pH 的適應范圍較廣， 用于處理含酚較高的焦化廢水有較高的酚去除率， 而且可減少菌體的流失。但其缺點是 CODcr、BOD的去除率不理想，出水需作進一步的處理。

2.2.4 厭氧生物法

一種被稱為上流式厭氧污泥床（UASB）的技術用于處理焦化廢水。廢水自下而上通過底部帶有污泥層的反應，大部分的有機物在此被微生物轉化CH4 和CO2 ，在反應器的上部設有三相分離器，完成氣、液、固三相的分離。該法處理焦化廢水的工藝參數：進水CODcr質量濃度為2000mg/L以上，PH6.0-7.6，溫度30-35℃，CODcr負荷10-15kg/（m3.d），停留時間3-12h。 在此條件下，CODcr的去除率為80-85%，最高達到90%以上，該技術可有效地去除廢水中的酚類和雜環類化合物。

2.2.5 厭氧-好氧聯合生物法

單獨采用好氧或厭氧技術處理焦化廢水并不能夠達到令人滿意的效果， 厭氧和好氧的聯合生物處理法逐漸受到研究者的重視，采用厭氧化-好氧法處理焦化廢水的研究發現，焦化廢水經過厭氧酸化處理后，廢水中有機物的生物降解性能顯著提高， 使后續的好氧生物處理CODcr的去除率達90%以上。其中較難降解的有機物萘、喹啉和吡啶的去除率分別為67.6%、55.6%、和70.9%，而一般的好氧處理這些有機物的去除率不到20%。

2.3 深度處理

焦化廢水經生化處理后，出水的CODcr氨氮等濃度雖有極大的下降，但由于難降解有機物的存在，使得出水的CODcr氨氮等指標仍未達到排放標準，因此，生化處理后的出水仍需進一步的處理。深度處理的方法主要有固定化生物技術、氧化塘法、吸附法和光催化氧化法等。

2.3.1 固定化生物技術

固定化生物技術是近年來發展起來的新技術，可選擇性地固定優勢菌種，有針對性地處理含有難降解有機毒物的廢水。研究表明，經過馴化的優勢菌種對喹啉、異喹啉、吡啶的降解能力比普通污泥高2-5倍，而且優勢菌種的降解效率較高，經其處理8h，可將喹啉、異喹啉、吡啶降解90% 以上.

2.3.2 氧化塘法

氧化塘法對污水的凈化過程與自然水體的自凈過程類似，是一種利用天然凈化能力處理污水的生物處理法。用氧化塘法處理焦化廢水，在pH6-8，溫度25-60℃的條件下，CODcr和氨氮均可達標排放， 若在焦化廢水中混入生活污水，CODcr和氨氮的去除率均有所提高。

2.3.3 吸附法

由于固體表面有吸附水中溶質及膠質的能力，當廢水通過比表面積很大的固體顆粒時， 水中的污染物被吸附到固體顆粒（吸附劑）上，從而去除污染物質。本法對CODcr和懸浮物的去除效果較好。

3 實際運行中的技術參數

3.1 強化預處理技術

以包鋼焦化廠為例，當污水處理在混凝沉淀階段，通過測定對于350m3/h廢水處理最適合的混凝劑為聚合氯化鋁，120m3/h廢水處理最適合的混凝劑為聚鐵，而且，隨著其投加量由50mg/L增加至100mg/L，對COD的去除率也由5.8%增至42.8%，當投加量由100mg/L增至200mg/L時，去除率僅僅增加2.1%，因此管理規定聚合氯化鋁的經濟投加量應該在100mg/L左右，聚鐵的投加量為15—20%。確定廢水處理系統混凝反應的藥劑及投加量，同時總結出“混凝劑藥劑投加先進操作法”，經推廣實施，可有效降低了崗位工人的勞動強度，且還能夠節約藥劑使用量。

實踐證明，通過預處理系統將進水CODcr濃度控制在2600mg/l—4000mg/l的區間，當進水CODcr濃度集中在2600mg/l—3000mg/l的區間，同時在進水的CODcr濃度要逐步趨于平穩，平均出水CODcr濃度集中在80—120mg/l的區間內，去除率比較穩定。進水氨氮濃度集中在60mg/l—100mg/l的區間，而且進水的氨氮濃度要逐步提高后再趨于平穩，平均出水指標為11.2mg/l，穩定后系統對氨氮的平均去除率達到95.5%。

影響氣浮除油效果的因素主要有氣浮時間、分離時間、氣浮藥劑以及水中油類或懸浮物的疏水性等等。研究發現，在氣浮時間為3.0min，分離時間為18min時，使用組合氣浮藥劑對焦化廢水的原水CODcr的去除率達56.5%，對油類的去除率達95%以上。

強化預處理技術使得焦化廢水預處理制度的執行更加科學，減少預處理指標控制不好而產生事故。

3.2 生物脫酚處理焦化廢水

包鋼焦化廠根據污泥中微生物所需營養比例BOD：N：P=100：5：1投加各營養物質。當監測好氧池的出水CODcr降解率達到60%，混合液30分鐘沉降比達到10-30%，檢查曝氣池污泥性狀，污泥沉降性能好、顯微鏡觀察出現大量菌膠團及固著型纖毛蟲類原生動物時，就標志培菌成功，可以進入負荷提升階段。在運行中對污泥的色、嗅進行觀察，正常的活性污泥一般呈黃（棕）褐色，同時略帶濕土味，新的管理理念，污泥培養馴化出的菌種不僅活性強，而且所需時間也較短。

3.3 生物化學法技術的應用

焦化廢水處理的生產實踐表明，生物化學法用于焦化污水處理是一種較理想的處理方法。目前焦化污水的生物脫氮工藝可分為A/O、A2/0、A/O2及SBR-A/O2等方法，這些方法對去除焦化廢水中的CODcr和NH3-N具有較好的效果。

包鋼焦化廠采用硝化一反硝化（A/O）工藝，采用A/O內循環生物脫氮工藝，處理效果較好。處理效果可以達到：CODcrl00-150mg/L、酚≤0.5mg/L、氰化物≤0.5mg/L、總氰化物≤lmg/L；油≤5mg/L、氨氮≤5mg/L、溶解性總固體≤5000mg/L。處理后焦化廢水指標基本穩定在二級排放標準，至于滿足一級排放標準，還受多種因素制約。

在實際應用時，各方法往往不獨立使用，否則難以達到排放標準。針對某種廢水，往往需要通過幾種方法組合成一定的二級或三級處理系統，才能達到排放標準。

4 結束語

2012年國家制定出臺的《煉焦化學工業污染物排放標準》（GB16171-2012）中對焦化廢水的指標限制做出了明確規定，并分時段予以提高，單位產品廢水排放量也予以了明確控制。我國環境形勢嚴峻，必然對水污染防治水平提出更高的要求，同時我國水資源緊缺，可以預見國家將對焦化廢水提出更加嚴格的要求。所以今后多種技術聯合使用的處理必將成為焦化廢水處理的趨勢。同時，生產企業應不斷提高生產水平，開展清潔生產，拓寬處理后水的回用水平，從源頭上減少水體污染物的排放量。

參考文獻

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作者簡介

馬興敏，女，遼寧省開源縣，焦化講師，包頭鋼鐵職業技術學院工作，一直從事煤化工專業的教學工作.