焦化廢水處理技術現狀及治理趨勢

鄭國華

(內蒙古環保投資集團，內蒙古 呼和浩特 010010)

內蒙古地區煤炭資源豐富，全區累計探明的煤炭保有儲量占全國保有儲量的20%以上，區內圍繞煤炭深加工形成了以烏海、鄂爾多斯地區為代表的傳統、現代煤化工基地。焦化產業為該區中西部支柱產業，對地區經濟建設和健康發展做出了重要貢獻。據統計，全區在建、已建成的搗固焦產能約4 200萬t/a，企業分布密集，主要集中在烏海市、鄂爾多斯市、阿拉善盟、包頭等地區[1]，其中烏海地區屬典型焦化煤化工生產集中地區，所存在的焦化廢水治理問題最突出。

焦化廢水是一種典型的有毒、有害、難降解工業廢水，是煤在高溫干餾、煤氣凈化和副產品回收和精制過程中產生的生產廢水，除含有高濃度的氨、氰化物、硫化物、氟化物等無機污染物外，還含有酚類、吡啶、喹啉、多環芳烴等有機污染物。2014年焦化準入條件的修訂，要求煉焦企業執行《GB 16171—2012煉焦化學工業污染物排放標準》，該標準明確了廢水處理后直接排放和間接排放限值，對焦化廢水治理工藝提出更高要求。

1 焦化廢水來源、組成及水質

焦化廢水具有水質水量變化大、成分復雜的特點，其來源主要是剩余氨水。它是在煤干餾及煤氣冷卻過程中產生的廢水，其水量占焦化廢水總量的一半以上。該股廢水含有高濃度的氨氮、酚類、氰化物、硫化物以及有機物等污染物；其次是生產過程中其他排放水，主要有在生產過程中的除塵洗滌水、含酚氰冷卻水和蒸汽冷凝水、地平沖洗及化驗、循環水系統排污水等，其中煤氣終冷、粗苯精苯加工蒸汽冷凝水、焦油精制蒸汽冷凝水因含有酚、氰、硫化物和油類等特征污染物，與剩余氨水統稱酚氰廢水。

焦化廢水的水質因工藝流程和生產操作方式不同而有差異，一般焦化廠經脫酚、蒸氨后的焦化廢水CODcr1 500～4 500 mg/L、酚類質量濃度300～500 mg/L、氰化物質量濃度5～15 mg/L、揮發氨質量濃度100～250 mg/L[2]，可生化性差，BOD5/COD比一般為0.28～0.32[3]。本文所提焦化廢水，泛指經脫酚蒸氨后的生產廢水。

2 焦化廢水處理技術現狀

2.1 國內

國內焦化廠普遍采用(預處理+生化處理+深度處理)的工藝路線，處理后焦化廢水指標基本滿足《污水綜合排放標準》二級標準。隨著環保要求日益嚴格，特別是焦化企業集中的重點污染防控地區，入園區提標改造或廠內升級改造回用已逐步形成趨勢，因此對深度處理甚至廢水零排放提出了更高要求。

焦化廢水的預處理技術有除油法、混凝沉淀法等；生化處理技術主要有A/O、A2/O、SBR、生物膜法、新型的生物強化技術等。國內主流深度處理技術路線有曝氣生物濾池(BAF)、膜生物反應器(MBR)等，生化法有混凝、吸附、膜分離、高級氧化等技術。在當前廢水回用甚至“零排放”的節能用水大形勢下，深度處理的作用尤為重要。

在焦化廢水主生化處理方面，中冶焦耐最早研究開發的焦化污水處理A/O內循環生物脫氮工藝即缺氧—好氧處理工藝，能夠實現進水COD 900～1 700 mg/L、氨氮質量濃度300 mg/L、酚類質量濃度90 mg/L、氰化物質量濃度50 mg/L、油類質量濃度80 mg/L的條件下，出水達到COD小于100 mg/L、氨氮質量濃度小于15 mg/L、酚質量濃度小于0.5 mg/L、氰化物質量濃度小于0.5 mg/L[4]。為了提高焦化廢水的處理效果，在A/O工藝的基礎上開發了A2/O生化處理工藝。該工藝是目前國內焦化廢水處理更為廣泛應用的主生化處理工藝。

在焦化廢水的特征污染物處理研究和工程案例方面，吳海珍等[5]采用A/O/H/O新型流化床工藝，以韶鋼二期焦化廢水中多環芳烴(PAHs)為基本研究對象，實現PAHs 的進水濃度為124.210 μg/L、出水濃度3.522 μg/L，PAHs處理效率達到97.2%。為實現穩定低于排放標準要求，建議輔以高級氧化、混凝沉淀及吸附等手段，韋朝海團隊多個工程實踐也證明了混凝沉淀及活性炭吸附是PAHs 最終達標排放行之有效的方法[6-7]。

在焦化廢水深度處理方面，李威等[8]采用(高效軟化+過濾+超濾+反滲透)工藝，對包鋼慶華酚氰污水生化處理系統出水進行深度處理提標改造，深度處理系統出水作為循環水補水回用。臭氧氧化、光催化氧化深度處理技術已應用于實際工程，萊鋼焦化廠對焦化廢水處理系統采用MBR和臭氧工藝進行改造后，廢水COD由250 mg/L降為150 mg/L以下，廢水懸浮物質量濃度由150 mg/L降為20 mg/L 以下；鞍鋼化工總廠等采用催化臭氧氧化技術對其焦化廢水進行深度處理，處理后出水滿足國家一級排放標準的要求[9]。

2.2 國外

據文獻報道[10-11]，由于日本特有的排海優勢，大部分焦化廠的廢水采用活性污泥法后，進行混凝沉淀砂濾、臭氧氧化和活性炭吸附等深度處理后排海。鋼鐵企業幾乎沒有采用缺氧/好氧(A/O)、厭氧/缺氧/好氧(A2/O)的生化工藝處理焦化廢水。

歐洲的焦化廢水處理工藝普遍采用以預處理除油，氣提法除氨，生物法除酚、氰化物、硫氰化物、硫化物等。采用的生化法主要有好氧活性污泥法和硝化—反硝化工藝。必要時進行深度處理后排放。其中瑞典SSAB Tunnpat A廠采用好氧活性污泥法；安賽樂米塔爾比利時根特廠、法國Seremange 廠、德國迪林根ZKS、德國蒂森克虜伯曼內斯曼公司Hüttenwerke 廠等采用硝化—反硝化焦化廢水處理工藝，較好氧活性污泥法出水指標好[11]。

3 焦化廢水零排放實踐

遷安中化煤化工公司[12]在(物理處理+ 生化處理+ 混凝沉淀)基礎上進行了(高級氧化+脫鹽+超濾+反滲透)的深度處理改造，經深度處理后的出水水質達到《GB 50050—2007工業循環冷卻水處理設計規范》的再生水指標，并回用于循環冷卻水系統和生化系統，整套系統具有顯著的節水、減排效果。

寶鋼湛江鋼鐵公司[13]采取(預處理+A-O-A-O生化工藝+物化+人工濕地)處理工藝，通過采取原水減量、廢水回用(送至燒結混合機、高爐水渣、煉鋼渣使用)，并有針對性地解決零排放過程中的氯根濃度高、培養耐鹽耐毒菌、考慮脫硫廢液預處理等難點問題，基本達到《煉焦化學工業污染物排放標準》，逐漸實現了焦化廢水的零排放。

4 焦化廢水園區治理新模式

隨著國家推進工業園區環境污染第三方治理，園區集中治理模式將成為今后發展趨勢。特別是山西、內蒙古等煤炭焦化集中的煤炭資源大省，推行焦化園區提前規劃、集中治理的模式既能夠減少企業單獨投建的公共設施資金投入，又利于園區統一管理，還能爭取國家相關減稅和中央預算支持。

烏海市某工業園區內五家焦化企業均自建污水處理系統，后因水量波動和管理等問題，園區建設污水處理廠統一收集進行深度處理，形成(前端各廠AO預處理—后端園區OAO+Fenton深度處理)的治理模式[14]，處理出水指標滿足《煉焦化學工業污染物排放標準》。

5 結 語

焦化廢水因含有酚、氰化物、硫化物、氨氮、多環芳烴等有毒有害物質，處理后直接排放或間接排放(作為熄焦補充水、除塵補充水、煤場灑水、鋼廠回用等)，依然存在隨熄焦塔蒸發、與外界環境污染物轉移的環境風險。因此，焦化廢水零排放是環保要求的大趨勢。作為傳統煤化工產業，焦化廢水零排放路線與現代煤化工廢水零排放路線具有相互可借鑒之處。