談焦化廢水深度處理技術

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摘要：焦化廢水含有多種復雜污染物，具有難降解的特性，一直是水處理行業(yè)的難點。本文介紹了焦化廢水的水質(zhì)特點，分析了國內(nèi)外焦化廢水處理技術現(xiàn)狀，以期為焦化廢水深度處理提供理論依據(jù)，促進水處理行業(yè)發(fā)展。

關鍵詞：焦化廢水；深度處理技術；研究進展

焦化廢水含有大量有機物，其去除難度大，一直是我國水處理的難點。焦化廢水是典型的工業(yè)廢水，如何處理好并進行合理回收利用是目前需要解決的問題。常規(guī)方法處理焦化廢水，往往不能達到良好的處理效果，處理成本較高。本文分析了焦化廢水的多種處理方式。

1焦化廢水概述

焦化行業(yè)是鋼鐵行業(yè)的附屬行業(yè)，我國是世界上最大的焦炭生產(chǎn)國。隨著焦化行業(yè)突飛猛進的發(fā)展，大量焦化廢水產(chǎn)生。焦化廢水是煤氣凈化和焦化產(chǎn)品制作等工藝產(chǎn)生的廢水。在煉焦工藝流程中，煤氣和管道清洗蒸汽會形成焦化廢水。焦化產(chǎn)品的其他工藝會產(chǎn)生煤氣封水、除塵水等焦化廢水。另外，焦化廢水處理廠添加許多藥品時，會產(chǎn)生部分難降解的廢水，這也算作焦化廢水[1]。

2焦化廢水的水質(zhì)特點

2.1污染物濃度高

焦化廢水組分復雜，酚類是其主要的有機污染物，也是焦化廢水COD的重要來源。一般來說，人們依靠好氧微生物的好氧呼吸作用去除焦化廢水中的酚類物質(zhì)，好氧階段能夠迅速將酚類物質(zhì)濃度降低。但是，焦化廢水含有苯類、吲哚等物質(zhì)，其可降解性差，造成焦化廢水的生化性較差[2]。不同焦化工藝產(chǎn)生的焦化廢水存在組分差異，污染物濃度可能相差好幾倍。一般來講，焦化廢水中的COD濃度能達到1000～8000mg/L[3]。

2.2成分復雜

由于生產(chǎn)工藝的不同，焦化廢水水質(zhì)波動較大，成分較為復雜。焦化廢水含有大量無機污染物和有機污染物。檢測發(fā)現(xiàn)，焦化廢水不僅含有大量的氯離子、氟離子、硝酸離子等無機離子，還含有大量的酚類物質(zhì)、鹵代物、苯系物等難降解的有機污染物。酚類為焦化廢水的主要有機污染物，占比超過80%[4]。

2.3有毒物質(zhì)多

焦化廢水含有大量有害物質(zhì)，其中，苯系物、鹵代物等物質(zhì)具有嚴重的毒害性，能夠威脅人體健康，嚴重的能夠?qū)е氯梭w癌變、基因突變。另外，研究人員發(fā)現(xiàn)，焦化廢水含有大量的重金屬離子，重金屬離子難以降解，一旦進入自然水環(huán)境中而被人誤飲，會對人體造成不可恢復的傷害[5]。

2.4廢水色度高

焦化廢水含有大量的生色官能團，還有部分助色基團。其中含有的重金屬離子會引起廢水顏色變化，所以焦化廢水的污染物被降解后，其色度會明顯降低[6]。

3焦化廢水處理現(xiàn)狀

廢水處理是指以某種方法分離廢水中的污染物或者將其分解轉(zhuǎn)化為無害的穩(wěn)定物質(zhì)，使污水得到凈化。焦化廢水處理技術分為常規(guī)處理技術和新型處理技術[7-9]。

3.1常規(guī)處理技術

3.1.1AO及A2O工藝AO工藝產(chǎn)生于20世紀80年代，其將厭氧池放置在好氧池前端，廢水先進入?yún)捬醭?，而后進入好氧池中。其活性污泥會受到恢復時間的影響，影響處理效率。目前，AO工藝分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種方式，內(nèi)循環(huán)為改進工藝，其造價比外循環(huán)高。AO工藝利用原水中的含碳有機物作為碳源，不需要另外投加碳源，節(jié)約藥劑投加量，構(gòu)筑物數(shù)量較少。但是，焦化廢水的氨氮濃度較高，AO工藝處理效果并不理想。A2O工藝以AO工藝為基礎，在厭氧池前添加新的厭氧池，能夠?qū)⒎枷阕逵袡C物降解為鏈式有機物，使長鏈斷裂為短鏈。該工藝處理效果較好，但是造價較高，回收周期長。

3.1.2兩段生物法兩段生物法產(chǎn)生于20世紀70年代，該方法也稱作AB法，分為A段和B段。A段工藝是在缺氧環(huán)境下，將廢水中的懸浮物和膠體物質(zhì)絮凝，實現(xiàn)降解分離。然后，B段曝氣池進行微生物降解。兩段生物法處理效率高，建設投資較少，后期維護費用較低。但是，A段工藝易產(chǎn)生刺激性氣味，影響周圍環(huán)境，B段不能夠有效地脫氮。

3.1.3SBR工藝近年來，我國污水處理行業(yè)廣泛應用SBR工藝，其是一種產(chǎn)生于20世紀80年代的生物處理技術。該方法通過反應池周期性運行來進行生物處理，縮減污泥回流流程，運行更為簡單。SBR工藝能夠有效地防止污泥膨脹，污泥沉淀性能較好。但是，SBR工藝在處理焦化廢水時不能充分進行硝化反硝化，所以其不適用于處理氨氮濃度較高的焦化廢水。有研究可以在SBR曝氣前后加入?yún)捬豕に?，結(jié)果表明，在4h的厭氧反應下，微生物能夠充分進行反硝化反應，氨氮濃度和有機物濃度得到大幅度的降低。

3.1.4MBR工藝MBR工藝是一種結(jié)合生物處理技術和膜處理技術的廢水處理方法，該方法首先通過微濾膜將廢水分離，膜分離作用要比傳統(tǒng)沉降的效率高得多，提高了污泥含量，生化能力顯著增強，進而提高了有機物降解速率。相比傳統(tǒng)的生物處理技術，MBR工藝處理效率更高，運行平穩(wěn)，建設占地少，具有很強的優(yōu)勢。但是，其使用了膜處理技術，所以投資成本增加，需要通電的地方多，后期維護費用偏高。3.1.5延時曝氣法延時曝氣法產(chǎn)生于20世紀50年代，該方法在國外得到廣泛利用。延時曝氣法延長了好氧段的反應時間，使活行污泥長期處于內(nèi)源呼吸階段，能夠最大限度地降低廢水中有機物的濃度。內(nèi)源呼吸時間增加，所以其剩余污泥顯著減少，污泥產(chǎn)量更為穩(wěn)定。但是，延時曝氣法占地面積較大，曝氣時間的增加導致處理成本的增加。

3.2新型處理技術

3.2.1深度氧化技術深度氧化技術利用氧化劑的強氧化性來氧化焦化廢水中的有機物，目前常見的氧化方式有光化學氧化和化學氧化。光氧化技術利用紫外線和一些催化劑的共同作用，對焦化廢水進行降解。化學氧化技術利用雙氧水等氧化劑對廢水進行降解，近年來，芬頓氧化法得到廣泛的關注和利用，其就是利用鐵離子的氧化性，去除效果良好。

3.2.2生化技術生化技術是指生物強化技術，其產(chǎn)生于20世紀70年代，并在80年代得到廣泛利用。該方法利用微生物對廢水中有機物的降解作用進行處理。對于已建成的焦化廢水處理系統(tǒng)來說，可以通過降低污泥負荷來提高污染物去除效果。工程實踐常通過提升回流比來提高污泥濃度，但是曝氣池容積要求變高，這樣就與原工藝設計沖突，通常很難實現(xiàn)；也可以改善曝氣池內(nèi)微生物的活性來提高污泥濃度，或者投加生物鐵或者微生物所需的生長素，增強常規(guī)生化處理效果，后者較易實現(xiàn)。不同水質(zhì)的廢水可采用不同的微生物，可培育特異性微生物進行處理。生物強化技術能夠顯著提升微生物的活性，對廢水中有機物的去除效率能夠達到50%。生物強化技術能夠降低污泥負荷，提升廢水處理效果。在實際應用中，人們可以通過投加活性炭等吸附質(zhì)來提升處理效果，該技術具有廣泛的應用前景。

4結(jié)論

焦化廢水濃度高，成分復雜，含有多種常規(guī)工藝難以處理的污染物。生化法處理量大，處理成本低，無二次污染，可以預見，在今后較長的一段時間內(nèi)，生化法仍將是焦化廢水處理的主要方法。提高生化處理效率的生物處理新工藝將是未來研究的重要方向。焦化廢水作為工業(yè)廢水中較難降解的有機廢水，其具有多種處理方式，但是每種方式的處理效果不盡相同。近年來，人們研發(fā)了許多新型處理技術來處理焦化廢水，相比傳統(tǒng)技術，優(yōu)勢突出，如芬頓氧化技術和活性炭吸附連用、光催化氧化技術和活性炭吸附連用等。未來，人們要加強焦化廢水處理技術研究，不斷研發(fā)新技術，將新技術與傳統(tǒng)技術有機結(jié)合，提升焦化廢水處理效果。

作者：劉莎 陳康康 單位：山東省環(huán)境保護科學研究設計院有限公司