焦化廢水處理利用技術(shù)進(jìn)展綜述

文_張繼進(jìn) 山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司

焦化廢水的產(chǎn)生來源主要有三個(gè)：一是在煤的干餾過程中，剩余的氨水量超過廢水量，產(chǎn)生焦化廢水，這是焦化廢水的主要來源；二是焦化廢水在煤的凈化過程中產(chǎn)生；三是焦化廢水在粗苯、焦油的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生。焦化廢水中含有大量的有毒而且難降解的物質(zhì)，如酚、苯、胺、氮、多環(huán)芳烴等有害物質(zhì)，如果不及時(shí)遏制焦化廢水的排放，將會(huì)對(duì)我們的日常生活帶來巨大的影響。

1 生物處理法

近年來，我國主要通過生物法處理焦化廢水，生物處理法是從傳統(tǒng)的活性泥轉(zhuǎn)型為缺氧-厭氧-好氧（AA/O）的工藝技術(shù)。隨著廢水處理技術(shù)的發(fā)展，研究人員發(fā)現(xiàn)可以通過使用固定化菌種和微生物共代謝的技術(shù)提升生物法處理焦化廢水的效果。由于生物法處理廢水有著明顯的效果，所以焦化廠主要通過采用生物處理法處理焦化廢水。

1.1 傳統(tǒng)的活性泥法

在20世紀(jì)初期，英國的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果將廢水進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間曝氣處理，污水的水質(zhì)慢慢地會(huì)發(fā)生改變，由于這一發(fā)現(xiàn)，于是英國建立了第一個(gè)傳統(tǒng)的活性泥廢水處理廠。傳統(tǒng)的活性泥法主要是由曝氣池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系統(tǒng)構(gòu)成。在20世紀(jì)80年代，由于活性泥對(duì)廢水處理有著較好的效果，所以活性泥被我國焦化企業(yè)廣泛使用。但傳統(tǒng)的活性泥不能除去廢水中的氨氮成分。這是由于活性泥與廢水中的物質(zhì)反應(yīng)時(shí)有硝化反應(yīng)，生成硝氮卻沒有反硝化反應(yīng)，這使得焦化廢水中的有機(jī)碳被氧化成硝氮、亞硝氮等難清除的物質(zhì)，氨氮的含量不僅沒有減少，反而增加了，焦化廢水的排放不能達(dá)到國家的標(biāo)準(zhǔn)。由于傳統(tǒng)的活性泥處理廢水具有一定的弊端，所以隨著AAO工藝的發(fā)展，傳統(tǒng)的活性泥法被取代。

1.2 AA/O工藝

AA/O工藝是在缺氧耗氧（A/O）工藝的基礎(chǔ)上優(yōu)化的技術(shù)。AA/O工藝技術(shù)在A/O技術(shù)反應(yīng)階段中添加了厭氧段，其工作原理是將降解困難的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成易清除的鏈狀化合物。AA/O技術(shù)可以輕松地對(duì)廢水進(jìn)行處理，使其氨氮的剩余量小于40%，但是在這過程中，不能再次添加碳元素，因?yàn)閰捬醵尾僮饕蠓浅８撸曳磻?yīng)極不容易被控制。在研究人員的不斷摸索和實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，流化床AA/O工藝處理焦化廢水中的氨氮成分有著非常好的效果，而且能夠達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 生物強(qiáng)化技術(shù)

共氧化現(xiàn)象由美國的Lead better和Foster發(fā)現(xiàn)，就是共代謝現(xiàn)象，微生物氧化底物卻不能使用氧化過程中所產(chǎn)生的能量維持正常的生命活動(dòng)，在微生物的環(huán)境中加入生長(zhǎng)基質(zhì)，這是因?yàn)樯L(zhǎng)基質(zhì)能夠?yàn)槲⑸锏某砷L(zhǎng)供給充足的碳源，并且使微生物產(chǎn)生非生長(zhǎng)基質(zhì)的降解酶，從而使微生物的碳源與能源的底物結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使難降解的物質(zhì)被微生物利用，從而達(dá)到去除難降解物質(zhì)的目的。經(jīng)研究，在以上過程的基礎(chǔ)上，將菌種和微生物共代謝對(duì)焦化廢水進(jìn)行處理有著非常好的效果。

1.4 固定化菌種

固定化菌種技術(shù)是在固定化細(xì)胞外層包上優(yōu)勢(shì)菌種，從而加強(qiáng)微生物細(xì)胞對(duì)外界環(huán)境的承受壓力，這不僅使得活性細(xì)胞大量增加，而且大大提高了污染物的降解效率，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。固定化菌種技術(shù)使用的載體材料主要包括聚乙烯醇和海藻鈉，固定化制定的小球主要由聚乙二醇和海藻鈉的混合物制成。由于固化菌種的技術(shù)有著較高的穩(wěn)定性、生物兼容性、機(jī)械性和較高的強(qiáng)度，所以這種技術(shù)被廣泛用于有機(jī)物廢水處理的過程中。這種方法比實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)出的優(yōu)勢(shì)工程菌的效果強(qiáng)很多。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，如果使用SBR工藝并經(jīng)過固化光合細(xì)菌先處理21小時(shí)，然后再沉淀2個(gè)小時(shí)后，廢水中用生物法難降解的幾乎能被全部降解。

2 化學(xué)處理法

2.1 催化溫式氧化技術(shù)

催化溫式氧化技術(shù)指的是通過使用氧氣把焦化廢水中的污染物氧化，經(jīng)過多次化學(xué)反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化成二氧化碳和氮?dú)獾葘?duì)環(huán)境無毒無害的物質(zhì)。在這個(gè)過程中，反應(yīng)溫度需要控制在150～350℃，壓力值應(yīng)當(dāng)控制在0.5～20MPa, 并且適當(dāng)添加催化劑，催化溫式氧化技術(shù)處理廢水的速度非常快，效率高而且處理的設(shè)備小，還可以有效地避免二次污染，但要注意催化劑溶出的問題和設(shè)備耐高溫高壓腐蝕的問題。

2.2 微電解法

微電解法也叫電解法或鐵屑過濾法。微電解法的實(shí)質(zhì)就是使Fe-C形成原電池利用金屬腐蝕反應(yīng)的原理對(duì)廢水進(jìn)行污染物的處理方法。在這個(gè)反應(yīng)中，主要使用了鐵和碳的原電池反應(yīng)、二價(jià)鐵離子和有機(jī)物的氧化還原反應(yīng)、鐵屑的吸附作用等。

2.3 Fenton試劑法

Fenton試劑是一種可以產(chǎn)生有氧化性的羥基自由基，這種試劑是由二價(jià)鐵離子和過氧化氫產(chǎn)生的，由于這種方法的使用條件低，有較強(qiáng)的處理效果而且還不會(huì)產(chǎn)生二次污染，所以被廣泛使用。

2.4 等離子處理技術(shù)

等離子處理技術(shù)對(duì)焦化廢水處理有著非常好的效果，可以使氫化物的去除率達(dá)到90%，酚的脫除率達(dá)70%，大大提高了焦化廢水的可化性。等離子技術(shù)主要是結(jié)合了高壓毫秒脈沖放電產(chǎn)生高能離子和紫外線等技術(shù)的綜合應(yīng)用，從而達(dá)到高效處理廢水中的有機(jī)廢物。這種技術(shù)能夠高效處理廢水，減少污染，是一種低能耗的環(huán)保處理焦化廢水的技術(shù)，目前已被廣泛使用。

2.5 化學(xué)混凝和絮凝技術(shù)

在焦化廢水的自然沉淀法不能夠有效地將細(xì)小懸浮物和膠體微粒處理掉的情況下，則可以通過使用化學(xué)混凝和絮凝技術(shù)將這些物質(zhì)去除掉，這種方法比較經(jīng)濟(jì)，并且可以間歇性使用，但存在一定的局限性，不能夠?qū)⒖扇苄缘挠袡C(jī)物去除掉，因此這種方法一般被應(yīng)用于焦化廢水的深度處理。混凝法中混凝劑常常使用聚合硫酸鐵，這種混凝劑能夠?qū)oder有效地去除，絮凝法中的絮凝劑對(duì)機(jī)膠質(zhì)微粒有著較強(qiáng)的吸附作用，焦化廢水的處理中發(fā)揮著重要的作用。

3 物理化學(xué)法

3.1 吸附法

物理吸附法指的是通過利用吸附劑的吸附作用將污染物除掉。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，使用硫酸改性的幾種礦物質(zhì)可以將焦化廢水中的NH3-N吸附掉，其去除率達(dá)75%，對(duì)焦化廢水的處理有著重要作用。

3.2 利用煙道氣處理焦化廢水

這種技術(shù)是將焦化廢水除去焦油后，再經(jīng)煙道廢氣處理剩余的氨水，煙道氣使氨水氣化并生成硫銨。這種方法已獲國家專利。

4 廢水循環(huán)利用

廢水循環(huán)利用的基本步驟是：焦水脫酚—除去沉淀—凈化焦油—脫焦，從而實(shí)現(xiàn)酚水閉路循環(huán)。通過廢水循環(huán)利用，可以有效地進(jìn)行減排，有效地保護(hù)環(huán)境。

5 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，焦化廢水的排放問題已經(jīng)有了多種有效的解決方式，但仍然需要多種方法綜合應(yīng)用。對(duì)于焦化廢水排放的問題還需要相關(guān)企業(yè)足夠的重視，才有可能得到有效的解決。