高难度工业焦化废水处理工艺 

 高难度工业焦化废水处理工艺 

焦化废水是含芳香族化合物和杂环化合物的典型废水，有机污染物以酚类化合物为主，占有机污染物的一半以上，另外，有多环芳香族化合物和含氮、氧、硫的杂环化合物等的无机污染物主要是氢化物、硫代氢化物、硫化物、40 有毒有害的高浓度有机废水，处理非常困难，特别是没有去除脱酚蒸汽氨的废水，苯酚、NH3n、油的含量高，处理技术复杂，运转费用高，而且最终出水COD、NH3n、油难以达到排放因此，焦化废水的大量排放不仅对环境造成严重污染，而且直接威胁人类健康。许多物质不仅难以生物降解，而且通常直接或间接致癌。因此，焦化废水处理技术是一个国际问题。目前，国外的治疗水平与中国基本相同。

1 焦化废水的来源及成分

焦化废水主要来自焦化气体生产、气体净化、化工产品回收和加工，包括剩余氨水、沥青冷却水、最终冷却水、苯分离水、粗苯分离水、精制苯分离水、焦油洗涤废水、生化废水等废水。焦化废水主要含有氨氮、苯酚、氰、硫化物和数百种有机物。它的成分很复杂。它还含有有毒有害物质，如氰、无机氟离子和氨氮。污染物色度高，属于难生物降解的高浓度有机工业废水。因此焦化废水的处理，一直是国内外废水处理领域的一大难题。

2．1化学处理法

2．1．1催化湿式氧化技术

催化剂湿式氧化技术在高温、高压状态下，通过催化剂作用将废水中的氯氮和有机污染物用空气氧化，最终转化为无害物质N2和CO2排出。这项技术的研究始于20世纪70年代。焦化化工、石化行业，特别是农药、染料橡胶、合成纤维、易燃易爆、难以生物降解的高浓度废水等有毒污染物都适合催化湿式氧化处理。它对高浓度氨氮和有机焦化废水具有良好的处理效果，但缺点是催化剂价格昂贵。

在我国，鞍山焦耐院与中国科学院大连物化所合作，成功开发出了双组分的高活性催化剂，对高浓度的含氯有氮和有机物的焦化废水具有优良的处理效果。湿催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、无法回收的能量和有用材料等优点。但是，由于催化剂价格高，处理成本高，在高温高压条件下运转，对工艺设备要求严格，投资费用高，国内少将该方法用于废水处理。

2．1．2 电化学氧化技术

电化学氧化技术的电化学水处理技术的基本原理是，使污染物在电极上直接进行电化学反应，或者利用电机表面产生的强氧化性活性物质使污染物进行氧化还原转换。研究人员使用PbO2/Ti作为电极，用电化学氧化法处理焦化废水的结果，电解2小时后，废水中的COD从2143mg/L降低到226mg/L，去除率为89.5%。废水中约为760mg／L的NH3一N也被同时去除。研究表明，电极材料、氧化物浓度、电流密度和PH值对COD的去除率和电化学氧化过程中的电流效率有影响。另外，电解过程中产生的氯化物/高氯化物可能会引起非直接氧化，该氧化具有去除焦炭废水中的污染物的作用。

科学研究工作人员选用Ti／SnO2+Sb2O3+ MnO2／PbO2解决焦化废水，使酚的去除率超过95．8％，其电催化性能提升Pb电级优质，比Pb电级可节约电磁能33％。现有研究表明，电化学氧化法是一种氧化力强、工艺简单、不会发生二次污染的有前途的废水处理技术。

2．1．3 光催化氧化法

光催化氧化法通过光能引起电子和空隙之间的反应，产生具有强反应活性的电子(空穴对)，这些电子(空穴对)迁移到粒子表面，与氧化还原反应的进行相关并加速。光催化氧化法对水中酚类和其他有机物的去除率高。研究人员在焦化废水中加入人体催化剂粉末，通过紫外线照射吹入空气，可以有效去除焦化废水中的所有有机毒物和颜色。在最好催化氧化标准下，操纵污水的总流量为3600mL／h，就能够祭出水COD值由472mg／L降到100mg／L下列，且检验出不来多环芳烃。

目前，这种方法还仅停留在理论研究阶段。这种水处理方法能有效地去除废水中的污染物且能耗低，有着很大的发展潜力。但是有时也会产生一些有害的光化学产物，造成二次污染。由于光催化降解是基于系统对光能的吸收，因此要求系统具有良好的透光率。因此，该方法适用于低浊度、透光率好的系统，可用于焦化废水的深度处理。

2．2 物理化学法

2．2．1 吸附法

吸附法处理废水，利用多孔吸附剂吸附废水中的一种或几种溶质，净化废水。常用吸剂有活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土等。活性炭具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，是最常用的吸附剂。活性炭吸附法适用于废水的深度处理。研究人员比较了粉末活性炭和柱状活性炭去除焦炭废水COD的效率，结果发现粉末活性炭去除COD的效率高达98.5%，同时粉末活性炭的粒子有最佳尺寸范围，粒径为0.09mm的粉末活性炭去除焦炭废水co

活性炭再生系统操作困难，运行成本高，在焦化废水处理中尚未得到广泛应用。

2．2．2 Fenton试剂法

芬顿试剂是由H2O2和Fe2+混合而成强氧化剂，因为它能产生氧化能力强的羟基自由基，所以在处理难生物降解或常规化学方法难以有效氧化的有机废水时，反应速度快，温度、压力等反应条件温和，无二次污染。因此，近3O年来越来越受到国内外环保工作者的广泛重视。

2．3 生物处理法

生物处理是通过微生物的氧化、分解和吸附来处理废水中的有机污染物。该方法是污水处理中应用最广且有效的一种方法。近年来，人们从微生物、反应器和工艺流程等方面研究开发了活性污泥法、生物膜法、生物流化床法、固定化生物处理技术和生物脱氮技术。这些技术的发展使大多数有机物质能够被生物降解。出水水质得到了很大改善。

2．3．1 活性污泥法

活性污泥法是使生物絮体和活性污泥与废水中的有机物充分接触，其中溶解的有机物被细胞吸收和吸附，最终氧化成最终产物(主要是CO2)；不溶性有机物首先转化为可溶性有机物，然后代谢和利用。但是，如果单独采用该技术，出水中的COD、BOD、NH3-1n等指标就不能达到，特别是在NH3-1n中几乎没有分解作用。

2．3．2 生物膜法

膜生物反应器(MBR)在去除有机物和氨氮的过程中，与传统活性污泥法具有相同的生化作用机理，不同之处在于传统活性污泥法在沉淀池中进行泥水分离，而MBR装置通过膜滤除水，并将污泥截留在反应池中。选用MBR处理工艺焦化废水，在一样的生化池容标准下，其较传统手工艺COD去除率可提升30％，NH3一N去除率可提升50％，SS去除率可超过100％。MBR法具有经济、简单高效、处理容量大的优点，尤为重要的是它可以实现无害化。不会造成二次污染。该方法已经在各地焦化厂得到广泛应用。MBR技术在焦化废水处理领域的成功应用，对钢铁企业、石炭化学工业企业节约水资源、减少废水污染物质排放具有重要意义。

2．3．3 生物流化床技术

生物流化床技术是普通活性污泥法和生物膜法相结合的处理技术。该技术的发展始于20世纪70年代初。载体在流化床中处于流化状态，使固体(生物膜)、液体(废水)和气(空气)相充分接触，颗粒剧烈碰撞，生物膜表面不断更新。微生物始终处于生长旺盛阶段。生物流化床技术因其处理效率高、体积负荷大、传质速度快、应用范围广等优点，受到研究者的广泛关注。