焦化廢水深度處理技術(shù)研究

白貴寧 崔文杰

摘要：焦化廢水是在煉焦、煤氣高溫干餾等生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高濃度、難降解的有機(jī)廢水。其成分極其復(fù)雜，污染物濃度高，而且色度高，水質(zhì)變化波動(dòng)大，毒性強(qiáng)。當(dāng)前，焦化廢水處理技術(shù)主要有好氧生物處理技術(shù)、活性炭吸附技術(shù)及芬頓氧化處理技術(shù)等，但均存在一些問題，不能滿足日益增長的環(huán)保需求。本文介紹了焦化廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，分析了焦化廢水處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：焦化廢水;處理技術(shù);深度處理

引言

現(xiàn)階段，人類面臨的主要問題是水資源的緊張。所以針對(duì)于水相關(guān)的問題，焦化企業(yè)必須引起高度重視并妥善處理，首先，在企業(yè)運(yùn)營過程中應(yīng)不斷供應(yīng)新水，以展開鍋爐補(bǔ)水和冷卻循環(huán)。另一方面還需做高濃度焦化廢水處理，以處理污染的水，進(jìn)而使環(huán)境得到有效保護(hù)，確保可持續(xù)發(fā)展的成功實(shí)現(xiàn)。而上述問題均可通過污水深度處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)，最終讓水資源得到節(jié)約，促進(jìn)水使用效率的提升。

1焦化廢水的特點(diǎn)及危害

焦化企業(yè)的主要生產(chǎn)過程是先對(duì)煤進(jìn)行洗選，然后將含水約10%的煉焦煤粉碎到規(guī)定的目數(shù)，隨后將其從焦?fàn)t頂部送入碳化室，經(jīng)過高溫干餾，最后生產(chǎn)出焦炭。焦化廢水是來自各個(gè)工藝段的混合污水，成分復(fù)雜多變，毒性大，含有較多的難生物降解物質(zhì)，如酚、氰、脂肪類化合物、雜環(huán)化合物以及多環(huán)化合物等。除了有機(jī)物之外，還有大量無機(jī)成分，如硫化物、氰化物、氨氮等。焦化廢水中，酚類化合物是原型毒物，對(duì)一切生物均具有一定的毒害作用，能夠使生物的細(xì)胞失去活力，凝固蛋白質(zhì)。多環(huán)和雜環(huán)化合物中，很多具有致癌和致突變作用，長時(shí)間接觸煤焦油、瀝青等物質(zhì)的人患有皮癌、唇癌以及肺癌的概率高。焦化廢水如不進(jìn)行有效的處理和控制，大量有機(jī)物將進(jìn)入水體中，消耗水中的溶解氧，危害水生生物;高濃度的氨氮能夠造成水體富營養(yǎng)化，使得水體出現(xiàn)惡臭、水質(zhì)下降，導(dǎo)致魚類等生物窒息死亡。

2焦化廢水的水質(zhì)特點(diǎn)

2.1污染物濃度高

焦化廢水組分復(fù)雜，酚類是其主要的有機(jī)污染物，也是焦化廢水COD的重要來源。一般來說，人們依靠好氧微生物的好氧呼吸作用去除焦化廢水中的酚類物質(zhì)，好氧階段能夠迅速將酚類物質(zhì)濃度降低。但是，焦化廢水含有苯類、吲哚等物質(zhì)，其可降解性差，造成焦化廢水的生化性較差。不同焦化工藝產(chǎn)生的焦化廢水存在組分差異，污染物濃度可能相差好幾倍。一般來講，焦化廢水中的COD濃度能達(dá)到1000～8000mg/L。

2.2有毒物質(zhì)多

焦化廢水含有大量有害物質(zhì)，其中，苯系物、鹵代物等物質(zhì)具有嚴(yán)重的毒害性，能夠威脅人體健康，嚴(yán)重的能夠?qū)е氯梭w癌變、基因突變。另外，研究人員發(fā)現(xiàn)，焦化廢水含有大量的重金屬離子，重金屬離子難以降解，一旦進(jìn)入自然水環(huán)境中而被人誤飲，會(huì)對(duì)人體造成不可恢復(fù)的傷害。

2.3成分復(fù)雜

由于生產(chǎn)工藝的不同，焦化廢水水質(zhì)波動(dòng)較大，成分較為復(fù)雜。焦化廢水含有大量無機(jī)污染物和有機(jī)污染物。檢測發(fā)現(xiàn)，焦化廢水不僅含有大量的氯離子、氟離子、硝酸離子等無機(jī)離子，還含有大量的酚類物質(zhì)、鹵代物、苯系物等難降解的有機(jī)污染物。酚類為焦化廢水的主要有機(jī)污染物，占比超過80%。

2.4廢水色度高

焦化廢水含有大量的生色官能團(tuán)，還有部分助色基團(tuán)。其中含有的重金屬離子會(huì)引起廢水顏色變化，所以焦化廢水的污染物被降解后，其色度會(huì)明顯降低。

3焦化廢水深度處理技術(shù)

3.1物理法

物理法主要是對(duì)廢水中的礦物質(zhì)、固體懸浮物以及油類等進(jìn)行處理，常用的主要有過濾法與膜分離法。過濾法是指利用某種介質(zhì)組成的過濾層對(duì)焦化廢水進(jìn)行過濾，該方法可以將焦化廢水中的大多數(shù)懸浮物除去，其原理是利用顆粒介質(zhì)的截流、篩分、黏附等作用將水中的懸浮物去除。工程中常用的過濾器主要為壓力式和重力式，其中壓力式過濾器使用范圍更加廣泛，例如，工程中所使用的石英砂過濾器、纖維濾料等均屬于壓力式過濾器。膜分離法是指利用多孔膜的選擇透過性來對(duì)焦化廢水進(jìn)行分離與提純，該處理方法的機(jī)理是利用液-液分散體系中兩相與固體膜表面親和力的不同來達(dá)到分離效果。常見的技術(shù)有反滲透、納濾、超濾與微濾。其中，反滲透和納濾這兩種膜分離法主要使用的膜材料為醋酸纖維素與聚亞酰胺等，主要用于去除廢水中的鹽分。超濾與微濾所使用的膜材料為PVDF、PSF、PVC與PS等，主要用于去除污水中的懸浮物、膠體、微生物等。

3.2混凝沉淀法

此法的基本原理為將特定的混凝劑加入到廢水中，受混凝劑電解質(zhì)性質(zhì)的影響，就會(huì)有膠團(tuán)形成于水中，進(jìn)而和廢水中物質(zhì)發(fā)生電中和，致絮凝體出現(xiàn)，最終將污染物去除。如采用混凝沉淀法，能有效去除可以和水相溶的有色物質(zhì)、不溶于水的膠體、微小懸浮物和一些有機(jī)物，針對(duì)混凝效果而言，渾濁度、pH值、水溫、水力是主要影響因素，且混凝劑的選擇直接關(guān)乎到混凝沉淀法使用效果。混凝工藝不僅操作起來非常簡單，無需較高的處理費(fèi)用，且具有良好效果和很強(qiáng)的適應(yīng)性，另外，還可改善原水的感官指標(biāo)（濁度、色度等），去除多種有毒有害污染物。

3.3膜分離法

膜分離法，主要是利用選擇性透過膜這一典型分離介質(zhì)，在兩邊不斷增加壓力差、濃度差或電位差，促使廢水中污染物、雜質(zhì)被選擇性透過膜予以清除，進(jìn)而起到凈化水質(zhì)效果。此法優(yōu)勢眾多，包括低能耗、高效率、強(qiáng)適應(yīng)性以及操作簡便等，作為一種新型污水處理技術(shù)，其不僅發(fā)展迅速，且發(fā)展空間也非常大，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。現(xiàn)階段，膜分離技術(shù)種類較多，納濾、微濾、反滲透、超濾是比較常見的幾種類型。目前，超濾-反滲透的雙膜法廣泛運(yùn)用于焦化廢水深度處理中，經(jīng)過超濾-反滲透處理后，水質(zhì)可符合工業(yè)循環(huán)冷卻水要求，及時(shí)補(bǔ)給鍋爐，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。

3.4物理化學(xué)法

物理化學(xué)法包括吸附法、電化學(xué)法、超聲波空化法等。超聲波空化法是物理化學(xué)法的一種，超聲波的頻率一般為2×104～25×108Hz，在水體中能夠發(fā)生空穴或空化效應(yīng)。因此，當(dāng)超聲波通過廢水時(shí)，污水中的微小油滴和水體會(huì)發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，大小不同的粒子存在不同振動(dòng)速度，油滴之間發(fā)生碰撞與融合，小油滴逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇笥偷巍．?dāng)油滴粒徑足夠大時(shí)，油滴不能夠隨超聲波振動(dòng)，將做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，最終污水中的中小油滴通過凝集上浮，之后使用奇特設(shè)備進(jìn)行分離即可實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。

3.5電化學(xué)氧化技術(shù)

電化學(xué)水處理技術(shù)是污水中污染物在電極上發(fā)生直接的電化學(xué)反應(yīng)或者由電極產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化活性的物質(zhì)對(duì)污染物進(jìn)行氧化分解。電化學(xué)氧化技術(shù)具有氧化能力強(qiáng)、工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在廢水處理中有著廣泛的應(yīng)用。有研究者采用該技術(shù)處理焦化廢水，以PbO2/Ti作為電極，結(jié)果表明，電解反應(yīng)2h后，COD可以從2143mg/L降解到226mg/L，同時(shí)大部分氨氮被去除;研究還發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)中電解材料、氯化物濃度、pH值等因素對(duì)COD和氨氮的去除率均有一定的影響。

結(jié)束語

就目前而言，我國新建的焦化項(xiàng)目按照國家對(duì)焦化產(chǎn)業(yè)的要求，逐步采用干熄焦后，焦化廢水深度處理成為行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn).為保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，確保焦化產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，有必要對(duì)當(dāng)下常用的焦化廢水深度處理工藝進(jìn)行論述，總結(jié)在工程實(shí)踐應(yīng)用中存在的問題，進(jìn)而促進(jìn)焦化廢水深度處理技術(shù)的發(fā)展。

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