焦化廢水凈化及回用技術

許東水(古縣利達焦化有限公司，山西 臨汾 042400)

0 引言

在煉焦工業生產過程中會產生焦化廢水，其水量較大且有很多難處理及難降解的物質，如處理不當，會對環境產生嚴重污染。在綠色環保理念的落實與執行中，要深入探析焦化廢水的凈化處理與回收利，為煉焦工業持續、健康、穩定發展提供幫助。

1 焦化廢水處理方法

1.1 物理化學法

1.1.1 吸附法

吸附法需要應用到多孔性的吸附劑，比如粉煤灰、樹脂以及活性炭等，利用其良好的吸附功能，把廢水中無法去除掉的有機污染物吸附在吸附劑的表面，實現凈化焦化廢水的目標。

基于對粉末活性炭、柱狀活性炭吸附作用進行的深入研究，能夠獲悉粉末活性炭對COD以及分類污染物的去除效果更好，能夠讓焦化廢水達到排放要求。活性炭在對焦化廢水進行實際處理時，能夠去除廢水當中七成以上的有機物，處理效果非常顯著，但是其價格較高，且難以進行回收再利用。在使用粉煤灰進行焦化廢水處理時，發現完成處理的廢水中氨氮指標仍不合格，但是其他污染物的含量合格。經過粉煤灰處理的焦化廢水七成以上都是可以進行二次利用的，而粉煤灰在使用過后還可以作為生產建筑材料。粉煤灰的焦化廢水處理效果較佳，吸附劑還可進行回收利用，降低了焦化廢水的處理成本[1]。

1.1.2 膜分離法

膜分離法基于濃度差、電位差以及壓差對廢水當中的污染物進行分離。使用預處理+UF+RO的方式進行焦化廢水處理時，其處理過的水能夠達到工業循環冷卻水的回用標準。但是膜分離技術的成本較高，反滲透的濃縮液去向無法解決，在焦化工業大規模應用存在諸多制約等，現在多用于焦化廢水深度處理中的一個過程環節。

1.1.3 混凝沉淀法

混凝沉淀法需要在廢水當中添加混凝劑以及絮凝劑等諸多物質，讓污染物于廢水當中脫穩，將焦化廢水當中的污染物分離出來，實現凈化的目標。目前混凝劑逐漸趨向于復合化和多功能化以及高分子化，這種混凝劑因為具有多種高分子化合物，且性質各不相同，有機高分子和無機混合機的復合，使無機絮凝劑結構、電荷性質等產生了變化，因此可對焦化廢水進行有效凈化[2]。

1.2 化學法

1.2.1 臭氧法

臭氧法是基于臭氧本身屬性氧化分解焦化廢水當中的污染物，并且能夠同時進行除臭、殺菌和脫色，多余臭氧會和水反應產生氧，不會產生二次污染，實操過程比較簡單。但該方法對成本、電力能源的消耗量較大，同時實際操作要求嚴格，以避免臭氧對周邊環境產生污染。當前臭氧法在深度處理以外已鮮少應用。

1.2.2 Fenton試劑法

Fenton試劑法是基于二價鐵(Fe2+)對H2O2進行催化生成羥基自由基，有較強的氧化性，具有去除難降解有機污染物的高能力。這種方式的實際操作較為簡單，設備簡單且具有高效率。Fenton試劑法實際應用中可基于零價鐵替代Fe2+，以強化提升焦化廢水的處理質量與成效，更能夠減少成本資金的投入。

1.2.3 光催化氧化法

光催化氧化法基于光能致使半導體實現帶間躍遷，也就是說基于價帶躍遷到導帶上，形成具備良好反應活性的光生電子與光之空穴，把焦化廢水當中的污染物轉變成無害物質。使用此種方式對焦化廢水進行處理，具有非常好的效果，處理之后的水可以直接進行排放、回收利用，并不會形成二次污染。當前焦化廢水處理光催化氧化法中主要應用的技術包含UV/二氧化鈦、UV/二氧化鈦/過氧化氫、光催化技術聯合其他技術，這種方式能夠降解焦化廢水當中的污染物，更能夠降低能源消耗，其適合應用在濁度低、透光性好的條件之下，也就是對焦化廢水進行深度處理的時期效果更加明顯。

1.2.4 電化學氧化法

電化學氧化法實際上就是基于電化學反應對焦化廢水進行處理的一種方式。基于對污染物的判斷，決定是否直接同電極進行電子轉移，同時可以把其分成間接氧化法和直接氧化法。其中，直接氧化法的處理成效與質量高，但能源消耗量與成本資金投入量都比較高。間接氧化法在實際應用中，需要使用強氧化劑和污染物進行反應，而這個過程當中會產生二次污染。基于飽和吸附處理方式處理過的活性炭作為粒子電極，制作成三維三相的電極反應器對焦化廢水進行處理，其并不會增加能源的消耗量，同時其會比二維電極的有機物去除效率更為良好。當前，主要應用電化學氧化法進行焦化廢水處理的電極種類較少，同時既有電極的應用周期比較短，所以，需要對性能更加良好、成本更低的電極進行創新探索與應用，同時要對陽極直接進行氧化分解的方式進行積極探索。

1.2.5 催化濕式氧化法

催化濕式氧化就是基于空氣當中的氧，與高壓、高溫以及催化劑作用之下，對污水當中的有機污染物實施氧化，并且最后轉變成為無污染氮氣與二氧化碳的一種技術方式[3]。催化濕式氧化法在對焦化廢水進行實際處理的時候，其氧化速度更快，處理效果更為良好，不容易出現新的污染物等。需要注意的是，催化濕式氧化法在實際應用中，催化劑的價格非常高，增加了焦化廢水的處理成本，同時其需要在溫度、壓力都降耗的條件之下進行運行，其在工藝設備方面的要求非常嚴格，也正因為如此，國內很少應用催化濕式氧化法對焦化廢水進行處理。

1.3 生物化學法

1.3.1 生物脫氮法

使用生物脫氮法對焦化廢水進行處理的方式包含：A/O、A2/O、A2/O2等。其中A/O主要就是基于活性污泥中的硝化菌，于特定條件下把污水當中的氨氮物質轉變成NO2，之后基于反硝化菌的處理技術從NO2轉變成為亞硝酸鹽，讓其最終能夠轉變成無害氨以及游離氮。A2/O處理方式是于上述技術方式缺氧段以前增加厭氧段，這個厭氧段的加入能夠把可進行生物降解的一些有機分子轉變成為能夠進行生物降解的微小分子，對焦化廢水可生化性進行有效提升，并且讓其反硝化—硝化系統當中的NO2/N含量得以有效降低，對缺氧段的碳源需求量進行全面滿足。此項技術當前已經發展得比較成熟。

1.3.2 膜生物反應器

膜生物反應器是基于分離膜與生物處理系統所共同組合形成的一種焦化廢水處理技術。此項技術用膜組件替代了二沉池，對污水實際處理當中所占據的空間進行有效降低，同時能夠確保污泥的高活性與高濃度。因為污泥負荷并不高，也就能夠讓污泥量得以有效降低。膜生物反應器在對焦化廢水進行實際處理時，處理成效更為理想，所需要的空間也非常小，實際操作非常簡單。膜生物反應器技術具有諸多的優點，并且也逐漸 趨于成熟，在美國等許多國家被廣泛推廣與應用[4]。生物化學法在焦化廢水處理的成本較低，且能夠獲得良好的處理質量與成效，但受功能微生物獲取、微生物耐受環境等諸多因素的制約影響，要求相關工作者積極探究具備良好環境耐受力的更多功能性微生物，并且要積極探究生物化學法和其他方式的有效聯合，這也是未來生物化學法發展中極為關鍵的研究方向。

2 目前焦化行業的主流處理工藝

隨著國家節能、環保政策的不斷升級，已普遍要求實施干熄焦生產，同時要求廢水零排放，所以首先要對焦化廢水進行凈化處理，其次要實現回收自用。為達到這個目標，需要采用多種方法的混合使用。下面介紹一種焦化廢水全流程處理回用的混合工藝。

其工藝流程為：預處理＋生化處理(A2/O處理＋A/O處理＋生物流化床＋混凝沉淀處理)＋深度回用處理(多介質過濾器＋超濾＋納濾＋反滲透)＋濃縮液處理(軟化裝置＋苦咸水淡化反滲透膜)＋蒸發結晶。

預處理主要由除油池、浮選池、調節池組成，除去廢水中的大部分重油、浮油、乳化油，并調節各種廢水水量及水質的不均勻性。

生化處理主要由厭氧池、一段缺氧池、一段好氧池、一段沉淀池、二段缺氧池、二段好氧池、二段沉淀池、生物流化床、混凝沉淀池及鼓風機室等設施組成，主要任務是去除廢水中的有機污染物、氨氮、氰化物等。在核心設施缺氧池中，利用兼氧菌反硝化反應的作用，將污水中的硝態氮還原為氮氣從廢水中逸出，達到脫除氨氮的目的。

深度回用處理主要是對生物脫氮處理后污水中的COD、濁度和SS進行進一步的去除。其中過濾處理主要是通過物理方法進一步降低出水中的懸浮物。超濾是以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。納濾(UF)介于超濾和反滲透之間，是分子級的膜分離技術，具有離子選擇性，一價陰離子的鹽可以大量滲過膜，對具有多價陰離子的鹽的截留率很高。由于Cl-為一價陰離子，納濾對其基本沒有去除作用，因此，約50%的納濾出水還需要進入反滲透膜進一步處理。反滲透(RO)是以壓力為驅動力，利用反滲透膜只能通過水而不能通過溶質的選擇性而使溶質與水分離的技術，反滲透產水與50%的納濾產水混合可以達到回用水的要求。

納濾、反滲透產生的濃縮液中的COD均為難以生物降解的高分子有機物，需要通過膜濃液處理系統進一步處理。在膜濃液處理系統中先進入高級氧化反應沉淀池通過氧化作用降低廢水中的COD同時調整pH值，產生的絮體在沉淀部分進行泥水分離。出水通過錳砂過濾器利用氧化法將低價鐵離子等氧化成高價離子，再通過吸附過濾除去。錳砂過濾器出水再通過微介質過濾器、濃液反滲透膜組等裝置進一步降低污水中的COD、總懸浮固體、濁度、殘余硬度等，出水進入回用水，濃縮液送結晶蒸發裝置進一步處理。

濃縮液在結晶裝置中經過閃蒸罐、活塞推料離心機、結晶器產生干燥固體，從而完成廢水的全流程處理。

3 結語

為完成焦化廢水的全流程處理，很多焦化企業與技術機構對焦化廢水的聯合處理技術措施進行積極探究并實現工業化運行，實現對焦化廢水進行有效凈化與回用的目標。通過諸多現代化技術的聯合應用，使焦化廢水凈化和回用取得了良好的質量與成效。