淺談焦化廢水處理存在的問題及其解決對策

張永晨

（秦皇島清宸環境檢測技術有限公司，河北 秦皇島 066000）

20世紀80年代，中國煉焦和煤氣工業快速發展，焦炭的年產量接近1億t。焦化廠的建設給城鎮居民的生活帶來便利，極大地提高了人們的生活質量[1]。但與此同時也帶來了一系列環境問題，它們每年排放數以百萬計的氨廢水，污染了許多河流和湖泊。究其原因是焦化廢水處理技術在設備的設計和建造方面仍處于較低水平，而含氨廢水的處理技術仍處于發展階段。所以，大多數工廠仍然采用一般的生化處理技術。該工藝對焦化廢水中揮發酚、氰化物等揮發性污染物有一定的去除效果，但對氨氮污染物沒有降解作用，排水中氨氮嚴重超標。這些廢水的排放對受納水體造成了嚴重污染，造成受納水體水質下降。

由于這個原因，當然需要重建一套廢水處理設施的理想解決方案。目前，大多數焦化廠和天然氣廠經濟效益差，利潤微薄甚至虧損。現有的污水處理設施建設時間較短，同時，污水處理項目的占地和投資相對較大，放棄舊的改造，必然造成資金和土地資源的浪費，影響實際生產。

因此，筆者認為，為了解決焦化廢水的處理問題，最好結合焦化廢水排放源和現有的處理技術，找到一種更為實用的方法，達到降低成本、提高工作量的效果。筆者提出了兩種較為合適的解決方案：一是根據現有的處理工藝設施，有必要將其轉化為普通生化過程中的A/O生物脫氮工藝，二是分流焦化廠不同的廢水，建立新的CATA。

1 焦化廢水處理

1.1 廢水來源與水質

焦化廢水主要有4種：煤干餾和煤氣冷卻產生的殘余氨水；氣體萃取后的廢水；焦油加工產生的廢水；其他生產廢水。焦化廢水的組分復雜，包括硫氰酸鹽和氨氮等高濃度組分，以及其他一些雜環化合物和多環芳烴，如油、聯苯等，它們不能生物解吸。

1.2 國內焦化廢水處理

1.2.1 焦化廠廢水排放

煤高溫裂解成焦炭和煤氣的過程是生產焦化產品的過程。因此，廢水排放的來源包括：高溫煤熱解和氣體冷卻后的含氨廢水；氣體凈化中的最終凈化和粗苯分離罐中的氣體排放；其他產品在生產中的排放。

1.2.2 焦化廠廢水處理

目前，焦化廠的污水處理大多采用一般的廢水處理工藝，包括除油罐、調節罐等。雖然常規的廢水處理工藝能較好地去除苯酚、氰化物等分子，但重鉻酸鉀指數不能達到國家相關標準，甚至出現較大偏差。

2 焦化廢水處理新工藝

2.1 生物處理

生物處理是利用微生物對廢水中的有機物進行氧化和分解的方法。在焦化廢水處理系統中，活性污泥法是焦化廢水中應用最廣泛的生物處理技術之一，焦化廢水處理系統一般采用兩級處理，然而采用活性污泥法時，污水中的污染物難以滿足相關標準，特別是特殊的污染物。根據微生物的不同形態，其可以分為活性污泥法和生物膜法。近年來，隨著經濟的發展和焦化污水處理方法的創新，生物處理技術已經成為焦炭廢水處理的主要技術，前景廣闊。生物處理技術可以將大多數有機材料降解，水質得到很大的提高。

活性污泥生物脫氮技術已應用于攀枝花鋼鐵集團、昆明鋼鐵集團、首鋼集團等焦化廠，取得了良好的脫氮效果。氨氮和COD的去除率可達到95%，處理后的廢水達到了鋼鐵工業水污染物排放標準。

寶鋼焦化廠原有的生物脫氮工藝已改為一種新技術。該技術的特點是在第一好氧階段適當控制溶解氧的量。第二好氧階段，該段氨氮和COD不能完全氧化，污水處理效果優于舊工藝。操作成本明顯降低。

一般說來，生物法具有廢水處理量大、處理范圍寬、運行費用較低的優點。改進后的焦化廢水處理技術滿足了工程應用的要求，使該技術在國內外得到了廣泛應用。

2.2 化學處理

2.2.1 催化濕式氧化

催化濕式氧化技術利用空氣將廢水中的氨氮和有機污染物氧化成高溫、高壓下的無害物質、氮和二氧化碳。該技術適用于處理農藥、染料、橡膠、合成纖維和高生物降解性廢水。濕式催化氧化具有應用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能源和有用材料等優點。但是，由于該催化劑成本高、加工成本高、溫度高、壓力高，催化劑在工藝和設備上應用比較嚴格，投資成本高。

2.2.2 電化學氧化技術

電化學水處理技術的基本原理是利用電極表面產生的強氧化活性物質，使污染物在電極上直接電化學反應，使氧化劑和氧化還原物轉化為污染物。研究表明，電化學氧化法具有氧化能力強、工藝簡單、無二次污染等優點。它是一種很有前途的廢水處理技術。結果表明，電極材料、氯化物濃度、電流密度和pH值對電化學反應過程中COD的去除率和電流效率有顯著影響。

2.2.3 臭氧氧化技術

臭氧是一種強氧化劑。它能與廢水中的大多數有機物和微生物發生反應，可去除廢水中的酚類和氰化物等污染物，降低COD和BOD值，起到脫色、除臭、殺菌的作用。試驗結果表明，臭氧對廢水色度的去除率可達95%，但COD和特殊化學物質的去除效果較差。它只能作為生物處理、混凝處理、工藝聯合處理焦化廢水的預處理手段。

2.2.4 等離子體處理技術

等離子體處理技術具有低能耗、處理量大、高效、應用廣泛等特點，在生物降解性方面有很大的提高，是一種新型的環保技術。研究發現，處理后，廢水中的酚、氰化物和COD等指標大大降低，可以破壞焦化廢水中的有機物，等離子體處理技術發展前景廣闊。該技術利用高能納秒脈沖放電產生的高能電子（5～20 eV）、紫外線等綜合作用降解有機物，但是等離子體處理技術也有弊端，加工設備成本較高，增加了企業的投資成本，需要進一步改善和創新。

2.2.5 煙氣處理焦化廢水

煙氣處理焦化廢水是一種廢物處理方法。其本質是利用余熱，將廢水通過反應器中的傳熱物質蒸發。其間，廢水中的有機物被煙氣中的飛灰或粉塵部分氧化和部分吸收，即去除廢水中的酚、氰化物、氨氮和苯等污染物。該專利技術已成功應用于江蘇淮鋼焦化剩余氨水處理工程中。監測結果表明，焦化廠殘氨全部處理完畢，廢水達到零排放。排放的大氣中氨氮、酚類和氰化物等主要污染物占剩余氨水污染物總量的1.0%～4.7%。

煙氣處理焦化廢水的方法應用效果較好，值得廣泛推廣，該方法具有投資少、費用低、占地少的特點，在處理廢水后，其釋放的煙氣可以達到國家相關標準，不會污染環境，也可以產生經濟效益和社會效益。但是，該方法強調焦化氨的含量要與煙氣所需氨的量平衡，使用范圍受到限制。

2.3 生物-化學組合法

為了克服生物處理去除率低、化學運行成本高的缺點，人們考慮采用生化組合法，即改進傳統活性污泥法，如添加吸附劑（活性炭或粉煤灰）、混凝劑（聚合硫酸鐵或聚合鋁）、硫酸銨，添加有益細菌等，使未分解的有機物被氧化分解。一方面，廢水可以滿足標準排放。另一方面，減少了化學氧化劑或吸附劑的用量，降低了運行成本和水處理成本。

最常用的吸附劑是活性炭，它具有良好的吸附性和穩定性。但是，活性炭吸附操作難度較大，成本較高，還沒有被各個企業廣泛應用。去除高濃度焦化廢水中的酚類化合物時，凈化固體沉淀和輕質焦油后，熄滅焦爐，關閉焦炭水，從而減少排放，降低運營成本，但此時污染物的轉移值得考慮。

3 焦化廢水處理中存在的問題

焦化廢水是一種難處理的高濃度有機廢水，富含含芳香族化合物和雜環化合物，主要來自焦爐煤氣初冷和焦化生產過程中的生產用水以及蒸汽冷凝廢水。理化處理方法對氨氮等物質的去除率較低，不能結合使用，只能單一使用，才能保證廢水處理效果。該方法具有成本低、方便管理、施工簡單等特點，缺點就是施工占地面積大。如果使用其他處理方法，能夠將污染物完全分解，達到排放標準，但是其設備要求高、操作復雜、能耗大，不能廣泛應用于各個企業。

4 焦化廢水處理的優化策略

4.1 改進傳統生化工藝，優化和引進生物脫氮工藝

20世紀，關于焦化廢水，最常用的處理方法是生化處理技術。這項技術只能處理簡單的廢水，很難滿足許多指標的要求。此外，與目前的生化處理工藝相比，這一時期設計的公用設施往往較大，許多廠家生產的設備大多閑置，這會導致更大的浪費。在此基礎上，人們可以有效地改善普通生化處理工藝，結合生物脫氮工藝，使設備能夠以一定的方式使用，從而大大降低設備的閑置率。生物脫氮技術誕生于20世紀70年代的加拿大，在中國得到了廣泛的應用，經過多年的實際應用和探索，中國形成了一定的體系，極大地改善了焦化廢水中氨氮污染物的處理效果，從而滿足氨氮的標準要求。此外，該技術的具體實施，不僅促進了各種設備設施的最大化應用，而且大大節約了生產成本，提高了經濟效益和環境效益。

4.2 實施污水分流處理技術，合理應用催化濕空氣氧化技術

隨著煉焦工業的不斷進步和發展，煉焦廠廢水產生量逐年增加。在此背景下，我國有關部門對新建焦化廠廢水處理規模進行了重新設計，許多專家充分運用了廢水分流技術和催化濕式氧化技術，以處理氨水。人們可以采用傳統的生化處理技術，綜合應用其他處理技術，提高處理效果。催化濕空氣氧化技術在焦化廢水處理中具有良好的效果，它不僅提高了處理效率，而且取得了一定的環境效益，值得推廣。

4.3 嚴格控制工藝參數

冬季天氣寒冷，人們應該控制好污水井的溫度，使其保持在40℃左右，溫差不超過5℃，保證整個生化系統的正常運行。當進水溫度低于35℃時，應定期清洗蒸發氮換熱器，合理控制生化系統各環節的水溫。其次，還應控制好氧池中氧氣的溶解能力，不宜過低或過高，以保證好氧池中溶解氧在合理范圍內，從而促進苯酚、氰化物等有機物的有效溶解，促進生化反應。三是控制好氧池的堿度，初始硝化作用會消耗污水的含鹽量，人們需要額外加鹽，這樣才能保證鹽度滿足要求，從而降低污水中有害物質的濃度。四是保證預處理混凝劑的高效性，結合實際情況合理選擇混凝劑，不斷提高沉淀效果。

5 結語

焦化廢水是焦化生產過程中產生的有機廢水，其中富含多種污染物，給環境帶來了嚴重的污染，影響人們的生活質量和身體健康。目前，很多廢水處理技術難以滿足我國的廢水處理要求。因此，我國要開發適合自身的焦化廢水處理技術，提升經濟效益和環境效益，降低成本，防止二次污染，促進經濟和環境實現和諧發展。