焦化廢水處理利用技術進展綜述

文_張繼進 山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司

焦化廢水的產生來源主要有三個：一是在煤的干餾過程中，剩余的氨水量超過廢水量，產生焦化廢水，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生；三是焦化廢水在粗苯、焦油的生產過程中產生。焦化廢水中含有大量的有毒而且難降解的物質，如酚、苯、胺、氮、多環芳烴等有害物質，如果不及時遏制焦化廢水的排放，將會對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的活性泥轉型為缺氧-厭氧-好氧（AA/O）的工藝技術。隨著廢水處理技術的發展，研究人員發現可以通過使用固定化菌種和微生物共代謝的技術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 傳統的活性泥法

在20世紀初期，英國的科學家發現，如果將廢水進行長時間曝氣處理，污水的水質慢慢地會發生改變，由于這一發現，于是英國建立了第一個傳統的活性泥廢水處理廠。傳統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構成。在20世紀80年代，由于活性泥對廢水處理有著較好的效果，所以活性泥被我國焦化企業廣泛使用。但傳統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反應時有硝化反應，生成硝氮卻沒有反硝化反應，這使得焦化廢水中的有機碳被氧化成硝氮、亞硝氮等難清除的物質，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到國家的標準。由于傳統的活性泥處理廢水具有一定的弊端，所以隨著AAO工藝的發展，傳統的活性泥法被取代。

1.2 AA/O工藝

AA/O工藝是在缺氧耗氧（A/O）工藝的基礎上優化的技術。AA/O工藝技術在A/O技術反應階段中添加了厭氧段，其工作原理是將降解困難的有機物轉化成易清除的鏈狀化合物。AA/O技術可以輕松地對廢水進行處理，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，因為厭氧段操作要求非常高，而且反應極不容易被控制。在研究人員的不斷摸索和實驗研究中發現，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，而且能夠達到國家一級排放標準。

1.3 生物強化技術

共氧化現象由美國的Lead better和Foster發現，就是共代謝現象，微生物氧化底物卻不能使用氧化過程中所產生的能量維持正常的生命活動，在微生物的環境中加入生長基質，這是因為生長基質能夠為微生物的成長供給充足的碳源，并且使微生物產生非生長基質的降解酶，從而使微生物的碳源與能源的底物結構發生改變，使難降解的物質被微生物利用，從而達到去除難降解物質的目的。經研究，在以上過程的基礎上，將菌種和微生物共代謝對焦化廢水進行處理有著非常好的效果。

1.4 固定化菌種

固定化菌種技術是在固定化細胞外層包上優勢菌種，從而加強微生物細胞對外界環境的承受壓力，這不僅使得活性細胞大量增加，而且大大提高了污染物的降解效率，從而達到保護環境的目的。固定化菌種技術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有著較高的穩定性、生物兼容性、機械性和較高的強度，所以這種技術被廣泛用于有機物廢水處理的過程中。這種方法比實驗室培養出的優勢工程菌的效果強很多。經過研究發現，如果使用SBR工藝并經過固化光合細菌先處理21小時，然后再沉淀2個小時后，廢水中用生物法難降解的幾乎能被全部降解。

2 化學處理法

2.1 催化溫式氧化技術

催化溫式氧化技術指的是通過使用氧氣把焦化廢水中的污染物氧化，經過多次化學反應，最終轉化成二氧化碳和氮氣等對環境無毒無害的物質。在這個過程中，反應溫度需要控制在150～350℃，壓力值應當控制在0.5～20MPa, 并且適當添加催化劑，催化溫式氧化技術處理廢水的速度非?？?，效率高而且處理的設備小，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。微電解法的實質就是使Fe-C形成原電池利用金屬腐蝕反應的原理對廢水進行污染物的處理方法。在這個反應中，主要使用了鐵和碳的原電池反應、二價鐵離子和有機物的氧化還原反應、鐵屑的吸附作用等。

2.3 Fenton試劑法

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

2.4 等離子處理技術

等離子處理技術對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到90%，酚的脫除率達70%，大大提高了焦化廢水的可化性。等離子技術主要是結合了高壓毫秒脈沖放電產生高能離子和紫外線等技術的綜合應用，從而達到高效處理廢水中的有機廢物。這種技術能夠高效處理廢水，減少污染，是一種低能耗的環保處理焦化廢水的技術，目前已被廣泛使用。

2.5 化學混凝和絮凝技術

在焦化廢水的自然沉淀法不能夠有效地將細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混凝和絮凝技術將這些物質去除掉，這種方法比較經濟，并且可以間歇性使用，但存在一定的局限性，不能夠將可溶性的有機物去除掉，因此這種方法一般被應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，這種混凝劑能夠將Coder有效地去除，絮凝法中的絮凝劑對機膠質微粒有著較強的吸附作用，焦化廢水的處理中發揮著重要的作用。

3 物理化學法

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。實驗研究發現，使用硫酸改性的幾種礦物質可以將焦化廢水中的NH3-N吸附掉，其去除率達75%，對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

這種技術是將焦化廢水除去焦油后，再經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 廢水循環利用

廢水循環利用的基本步驟是：焦水脫酚—除去沉淀—凈化焦油—脫焦，從而實現酚水閉路循環。通過廢水循環利用，可以有效地進行減排，有效地保護環境。

5 結語

隨著科學技術的進步，焦化廢水的排放問題已經有了多種有效的解決方式，但仍然需要多種方法綜合應用。對于焦化廢水排放的問題還需要相關企業足夠的重視，才有可能得到有效的解決。