冶金工業焦化廢水處理工藝

李程廣(酒鋼集團榆中鋼鐵有限責任公司，甘肅 蘭州 730100)

0 引言

冶金工業生產期間，產生的焦化廢水，以煉焦、煤氣凈化各項生產為主，具有廢水生產量大、降解難度大、毒性成分高等特點。因此，在冶金工業生產期間，加強焦化廢水整治較為關鍵。如若焦化廢水整治效果不佳并進行排放，對人們身體健康帶來威脅，使生態體系受到破壞。因此，加強焦化廢水排放管理，提升廢水處理工藝優化性，具有重要發展意義。

1 冶金工業焦化廢水概述

1.1 特點

焦化廢水具有成分濃度高、降解難度大、毒害成分較高等特點，成分中含有的污染物類型較多，具有較差的生化活性，無法有效對其進行處理。一般情況下，焦化廢水成分包括部分氨水、其他類型污水等。各類企業生產獲得的焦化廢水表現出差異性，在各類焦化廢水處理環節中，應結合企業廢水處理需求，合理選擇處理工藝，提升廢水清潔凈化效果。

1.2 內涵

焦化廢水的形成有兩個過程：一是焦爐煤氣在首次冷卻形成的水；二是焦化生產環節添加的蒸汽冷凝后產生的水。焦化廢水處理較難，內在的有機物無法獲得自然降解。一般情況下，焦化廢水取自于剩余氨水，在蒸氨單元處理基礎上，相應提升廢水濃度，成為焦化廢水的形成根源[1]。

1.3 危害

焦化廢水成分中，占比較高的污染物成分為酚氰化合物，同時還包括部分氨氮、苯等。此類污染物成分，如若未加以有效處理而直接排放至生態環境中，將會對生態環境造成嚴重破壞，引起生物鏈發生斷層現象，在進入人體后，將會引發各類癌癥。因此，設定焦化廢水的清潔轉化達成排放標準，以維護生態環境平衡性。

2 清潔處理焦化廢水的工藝方法

2.1 活性污泥

在焦化廢水處理工藝中，合理使用活性污泥處理工藝，包括預處理、曝氣等清潔程序。固液分離清潔程序完成時，焦化廢水成分中酚占比控制到最小。此種清潔工藝用于焦化廢水處理時，具有顯著處理效果，同時表現出較高的處理靈活性，作為國內應用較為廣泛的處理方式。

2.2 粉煤灰

粉煤灰的使用功能在于有效吸附酚元素，提升焦化廢水凈化效果。粉煤灰自身具有能源再生功能，能夠提升廢水處理效率。以微觀視角觀之，粉煤灰材料組成中含有多個粒子，組成結構形成了多孔形式，能夠對碎屑形成較強吸附作用。粉煤灰應用在焦化廢水處理工藝時，能夠對酚元素進行高效吸附。在處理完成時，焦化廢水中的污染物僅有氨氮。此種清潔工藝，具有成本經濟、原材類型多、清潔操作便利等優勢，可對其進行廣泛應用。

粉煤灰凈化原理：(1)物理吸附：粉煤灰用料整體粒徑較小，含有若干個細小孔，能夠有效吸附焦化中的酚成分。(2)交換金屬離子：對Ag化合物具有較高的凈化能力。

2.3 煙道氣處理工藝

煙道氣的處理工藝，能夠降低焦化水的氨、酚成分。此工藝的處理過程與粉煤灰工藝具有相似性，具有處理工藝成本經濟性，合理控制資源、資金的使用量，具有工藝優勢。在煙道氣處理程序中，借助煙道氣中的成分，比如：二氧化硫、一氧化碳等，以優化控制焦化廢水堿性，同時有效去除煙氣中含有的有害成分。

2.4 脫氮工藝

脫氮工藝的使用原理：在厭氧環境中，進行硝化反應；經硝化處理的焦化廢水，再在好氧環境中，完成一次硝化反應。兩次硝化反應所在反應環境的差異性，將會引起廢水中含有多種類型的微生物種群，此工藝具有較高的處理能效。但由于焦化廢水在各反應環境中的處理周期較短，無法有效完成有機物的完全降解。

2.5 濕式氧化

濕式氧化工藝，工藝流程中所使用的氧化劑包括氧氣、空氣。在催化劑的作用下，以廢水有機物為主體，對其進行氧化分解，由此獲取二氧化碳、水。此工藝處理形式，能夠對氨氮元素形成較高的驅逐力。在濕式氧化工藝完成時，再對廢水進行生化處理，以提升焦化廢水處理效率[2]。

3 清潔焦化廢水工藝實例分析

3.1 廢水來源

3.1.1 A焦化廠現狀

A焦化廠所用的焦爐設施規格為JNX70-2，假設焦爐設施生產能力為206萬噸/年，現階段設備使用穩定。然而在環保體系中，國內制定了各項污染物排放規定，以期提升焦化產業廢水排放標準性。在A單位中，設施使用、功能設計等方面存在不足，難以順應環保工作需求。在焦化生產期間，探討生產工藝、工藝設施的優化改進，以保障焦化廢水處理效果，順應生態保護需求。現階段，廢水生產能力為165 m3/h。

3.1.2 廢水來源

(1)對煤進行干餾、冷卻各項處理工藝時，處理工藝產生的剩余氨水，在廢水中至少占比90%，是廢水成分的主要來源。(2)在凈化處理煤氣環節中，處理形成的廢水。(3)脫硫工藝中，無氧環境中的少量冷凝液。焦化廢水產生量較大，內在污染成分具有復雜性，以酚、氰化物等為代表的污染物在廢水中占有較高比例。在氨鹽成分中，含有一定量的無機物質，比如：(NH4)2CO3、(NH4)2S等。酚類物質在廢水成分中占據85%，成分以苯酚、二甲酚為主。

3.2 處理工藝

在廢水處理工藝中，回收環節獲取的剩余氨水采取預處理工藝方法，對生產剩余氨水進行了沉降處理，使廢水中的焦油、浮油等成分有效沉降。同時，在陶瓷膜過濾器作用下，對廢水中的小規格煤粉、雜質進行處理，再進行蒸氨處理，合理去除廢水成分中的銨鹽，最終在酚氫去除工序中完成生化反應。

3.3 工藝問題

3.3.1 廢水產量較大

以假設的焦炭生產能力206萬噸/年為例，焦化過程形成的廢水量生產速度為：生產廢水100 t/h。然而，焦化廠廢水生產量超過了假設值60 t。廢水生產量超過預期設定值的同時，提升了廢水后續處理難度，難以有效保證廢水處理的達標性。

3.3.2 氨水中污染物占比較高

(1)在對廢水進行沉降處理時，存在處理周期短、油物質分離程度低等問題。(2)氨水中含有占比較高的污染物，比如：油、固定懸浮物等。在對氨水進行過濾時，極易引起陶瓷膜過濾器形成堵塞問題，由此降低除油能效。(3)在氨水預處理完成時，油含量、固體懸浮物占比較高，將會引起后續脫酚工藝運行異常，比如：乳化物生成量較高、換熱設施、蒸氨體系運行不暢、生化處理壓力大等。

3.3.3 成品氨水品質不佳

在持續運行脫酚工序時，在萃取塔中收集的氨水攜帶一定量的含苯成分。同時，溶劑油成分在水中形成了部分溶解，少量苯成分在氨水中發生溶解。借助溶液進行脫酚處理后，采取蒸餾方法，對剩余氨水進行氨氮去除處理，會引起粗苯成分與氨水融合，降低了成品氨水品質。與此同時，一定數量的焦爐濕法工藝中，使用成品氨水作為脫硫主要介質。在成品氨水含有苯成分時，嚴重降低了硫泡沫生成能力，有礙于脫硫工藝運作。

3.4 工藝改進

3.4.1 工藝升級

(1)循環使用苯分離水。在終冷塔池中添加苯分離水，對原有新水進行替換，用于終冷塔噴灑操作。噴灑工藝、冷凝池中形成的冷凝液，將其輸送至冷凝池中，階段性將其泵送至機械凈化槽。(2)循環利用冷凝液。將終冷工藝用于噴灑的溶液進行替換處理，使用含苯分離水時，將部分冷凝液輸送至凈化裝置中，有效控制尾氣洗滌裝置中廢水生成量。同時，尾氣凈化裝置的運行工藝，由間歇式更換為連續式，以保障廢水凈化有效性。(3)工藝優化。在焦化廢水中，封水含有較高的含油比例，少量乳化油無法使用一般清潔工藝處理，具有較高處理難度。結合工藝實際需求，優化封水收集裝置的流程：用于封水收集裝置廢水輸送的設施；對其管道出口，增設交通輸送裝置；將封水回輸至廢水收集裝置中；在焦爐集氣管中，完成循環氨水收集；再對煤氣進行冷卻處理；在高溫條件下進行煤氣破乳處理；在冷卻后，使用氨水分離裝置，對氨水進行冷卻分離。

3.4.2 提升除油工藝能效

(1)增加除油工藝時間。在氨水槽容量限制下，限制了廢水沉降時間，16 h難以有效完成除油程序，引起除油不徹底問題。因此，對A焦化廠的氨水槽進行容量升級，形成全新的除油體系，將沉淀時間提升至25 h，以保障除油效果。(2)組合型除油工藝。在原有除油體系中，是使用氣浮除油裝置，將其裝置在陶瓷過濾器中，形成組合型除油工藝。除油設備在循環輸水設施的作用下，使用射流形式，完成水系統對氣體成分的吸收，獲得氣水混合體系。氣水混合狀態中的溶液在溶氣罐處理完成時，分別輸送至四個曝氣裝置中。在釋放頭作用下，設備完成氣水混合液收集。在釋放頭對氣水混合液進行處理后，使其氣泡粒徑獲得精細化處理，更易于粘附在絮體物中，提升懸浮物、油物質的去除效果。

在此工藝改進完成后，A焦化廠原除油能力為300 mg/L，優化后的除油能力為115 mg/L，以保障出水品質。

3.4.3 脫酚工藝優化

(1)升級好氧處理池。對好氧處理裝置，進行全面清潔，改善好氧環境的曝氣效果，提升其含毒物質的去除能力。(2)保障生化反應平穩性。在脫酚工藝完成時，氨水中COD成分有所增加。因此，采取部分處理形式，保障生化反應充分性，減少排放不達標問題。(3)使用高效混凝劑，提升排放水質。高效混凝劑，能夠切實保障沉淀處理效果，使出水COD成分控制在100 mg/L以內，同時降低氨氮濃度，使其小于10 mg/L，以達成工藝優化效果，提升焦化水排放標準性。

4 結語

綜上所述，國內針對冶金行業開展的環保工作十分嚴格。焦化廢水具有一定處理難度，使焦化廢水達標排放，成為冶金單位的生產難題。因此，研究冶金焦化廢水的清潔轉化方法，以期提升廢水處理效果，落實生態保護工作。