焦化廢水處理技術研究

張 龍，崔 兵

（煤科集團杭州環保研究院有限公司，杭州 310000）

焦化行業會產生大量焦化廢水，其中含有多種難降解的污染物，這些污染物不僅嚴重危害環境，也影響人類和動植物的健康成長。因此，研究有效的焦化廢水處理技術具有重要的現實意義。

1 焦化廢水處理方法和工藝

焦化廢水危害突出，其處理難度較大，當前國內外學者對其處理技術進行大量研究，針對不同種類、不同特性的焦化廢水，提出了有效的處理工藝。當前，焦化廢水處理工藝大致分為生物處理法、物理化學處理法和化學處理法三大類。

1.1 生物處理法

生物處理法主要利用微生物的氧化分解能力來分解焦化廢水中的有機物，經常用于焦化廢水處理系統的生物處理法是活性污泥法，它是當前廣泛應用的一種焦化廢水好氧生物處理技術。利用這種處理技術使生物絮凝體、活性污泥以及廢水中的有機物之間相互充分接觸，這樣會使焦化廢水中溶解的有機物被生物細胞所吸收或吸附，并經過氧化作用成為以二氧化碳為主的最終產物。而對于焦化廢水中非溶解性的有機物，首先經歷一定的過程，先轉化為溶解性的有機物，然后進一步被微生物代謝和利用[1]。但是，活性污泥處理法存在弊端，處理后的焦化廢水出水中的CODCr、NH3-N、BOD5等污染物指標并沒有達到規范要求，尤其是對于NH3-N，整個過程對其幾乎沒有降解效果。

1.2 物理化學處理法

焦化廢水的物理化學處理法主要包括吸附法、膜分離技術等。吸附法利用吸附劑較大的比表面積以及超強的吸附能力，來吸附焦化廢水中的溶質，從而達到凈化焦化廢水的目的。采用吸附法進行焦化廢水處理，可以有效去除焦化廢水中的污染物，同時這種方法處理后的水質穩定性較好[2]。在實際處理過程中，常用的吸附劑有活性炭、粉煤灰、樹脂以及沸石等。膜分離技術主要利用膜的選擇性透過特點，達到對焦化廢水分離凈化的作用，比較常用的方法包括微濾和納濾。采用膜分離技術進行焦化廢水處理，具有工藝簡單、耗能低、效率高的優勢。

1.3 化學處理法

焦化廢水的化學處理方法主要包括化學氧化法、化學混凝和絮凝法、焚燒法和電化學氧化技術。例如，利用化學氧化法可以將焦化廢水中溶解的化學物質轉化為無毒的化學物質或微毒的化學物質，在化學氧化法中，常用的化學氧化劑有O3、NaClO、ClO2、H2O2以及KMO4等。近幾年來普遍作為焦化廢水化學氧化處理的氧化劑為Fenton試劑。運用化學混凝和絮凝法時，人們需要在焦化廢水中加入混凝劑，這樣可以將焦化廢水中微小懸浮物沉淀去除。采用化學處理方法進行焦化廢水處理，雖然使用方便，但是其處理成本較高，其應用范圍并不廣。

2 焦化廢水處理工藝流程

焦化廢水化學成分復雜，并且含量較高。當前，焦化廢水處理技術包括物理、化學以及生物等，但是人們很難采用單一的處理方法來達到綜合治理焦化廢水的目的。生物法是焦化廢水的核心處理技術，將生物法處理技術與物理法處理技術、化學法處理技術相結合，可以達到很好的處理效果。比如，當前A2O-臭氧氧化-活性炭過濾組合工藝比較常用，采用這種焦化廢水處理技術，可以很好地改善焦化廢水的生化性能[3]。

無論選用哪種焦化廢水處理方式，其主要的工藝流程大體包含預處理、生化處理、深度處理以及廢水回收利用四個階段。焦化廢水工藝的大體處理流程如圖1所示。現階段，經常使用物化法對焦化廢水進行預處理，旨在除去焦化廢水的中的固體顆粒、懸浮物、氨、油以及酚等物質。預處理可以有效避免焦化廢水在下級生化處理過程中損害和抑制微生物，從而降低焦化廢水在生化處理過程中的污染負荷，根據焦化廢水的水質情況等條件來回收化工產品[4]。

對于焦化廢水，當前的生化處理技術很難達到其要求的化學需氧量以及氨氮排放等指標。所以，人們通常采用組合的生化工藝對焦化廢水進行生化處理，其主要包括兩段生物法、延遲曝氣法、間歇式活性污泥法、厭氧-好氧法以及MBR生物膜法[5]。

圖1 焦化廢水處理工藝流程

3 厭氧-缺氧-好氧（A2O）焦化廢水處理技術

3.1 A2O焦化廢水處理技術原理

焦化廢水的厭氧-缺氧-好氧（A2O）生物處理方法，它是一種以缺氧-好氧（AO）的焦化廢水處理工藝為基礎，改進發展出的新型焦化廢水處理方法。所以，A2O生物處理方法與AO焦化廢水處理方法的基本原理都是利用硝化反應將氨、氮、氧轉化為硝酸鹽，然后借助反硝化反應將硝酸鹽還原成氮氣，從水中逸出，其間進行的硝化反應和反硝化反應如式（1）、式（2）所示。

硝化反應的總反應方程式為：

A2O廢水處理技術與AO廢水處理技術的不同點在于，前者在缺氧池前又增設了一個厭氧池。增加厭氧池的目的是要利用厭氧池的水解酸化過程，將焦化廢水中的多環和雜環芳烴類的有機化合物，通過化學作用轉化為能夠被降解的小分子有機物。相關研究表明，在A2O焦化廢水處理工藝中，借助工藝中的厭氧處理，可以將焦化廢水的BOD5/COD顯著提高。同時，在焦化廢水的厭氧處理過程中，焦化廢水中的苯酚類化合物得到大幅度降解，并且一些類似于喹啉、吲哚、異喹啉以及吡啶的物質也得到一定程度的降解，所以A2O與AO增添的厭氧處理，進一步提高了焦化廢水中的生物降解能力。

3.2 A2O焦化廢水處理技術工藝說明

A2O工藝流程如圖2所示，其處理過程大致分為三個階段。

圖2 A2O廢水處理工藝流程

3.2.1 預處理階段

來自各工序的廢水首先進入預處理工序，這道工序包括除油池、調節池以及浮選池。除油池除去廢水中的輕油和重油，然后經過除油池處理的廢水，與來自蒸氨工藝產生的廢水共同進入預處理過程的調節池，在調節池中，廢水混合均勻，借助機泵送入浮選池，在浮選池除去廢水中的浮油，然后進入生化處理階段。

3.2.2 生化處理階段

生化處理階段包括厭氧池、缺氧池和好氧池。經過預處理的廢水進入厭氧池，厭氧池有用于廢水處理的組合填料，并且組合填料的上面掛有厭氧生物膜，這種厭氧生物膜是經過培養馴化的，廢水在厭氧池中進行厭氧酸化處理，通過厭氧生化處理，改善廢水的理化性能，同時提高焦化廢水的可生化性能。經過厭氧池處理的廢水和二沉池分離的好氧回水共同流入缺氧池。

缺氧池中同樣設有廢水處理組合填料，組合填料上也有經過培養馴化的厭氧生物膜，可以利用懸浮污泥層提高缺氧池中的污泥濃度，并且缺氧池的底部設置有污泥攪拌器。在缺氧池中，缺氧菌以廢水中的有機物作為反硝化過程的碳源，而亞硝酸鹽和硝酸鹽作為電子，替代氧的作用，使受體進行無氧呼吸，將有機物氧化分解，使廢水中的硝態氮還原成氮氣，進入大氣中。在好氧池中，安置三螺旋曝氣器，通過三螺旋曝氣器向系統中補充氮氣，廢水進入好氧池中，在好氧菌的作用下將水中大部分的氰和酚分解，并在硝化菌的作用下將水中的氨氮氧化成亞硝態氮或硝態氮，去供應缺氧段的反硝化。

3.2.3 深化處理階段

生化處理后的水進入二沉池進行泥水分離，其間經過處理的活性污泥會進一步回到好氧池和缺氧池進行循環利用，部分會被定期外排。部分清液會流入缺氧池中進行利用，其余部分則進入混凝反應池。在混凝反應池中，加入混凝劑，將水進一步凈化，凈化后的泥水混合物再流入混凝沉淀池，進行泥水分離。

3.3 A2O焦化廢水處理技術工藝的常見問題、原因和對策分析

表1 A2O焦化廢水處理的常見問題、原因和對策

4 結論

焦化廢水處理是解決當前廢水污染的重要途徑。由于焦化廢水的污染物種類復雜，濃度較高，其處理難度較大。當前，焦化廢水處理技術大體分為生物處理法、物理化學處理法和化學處理法三大類。在對焦化廢水進行處理時，人們應結合焦化廢水的性質和污染物成分，綜合考慮成本、效果等因素，選擇最合適的處理技術。在處理過程中，針對存在的問題，人們要究追本溯源，從根本上解決問題，達到更好的焦化廢水處理效果。