冶金工業(yè)焦化廢水的處理應(yīng)用

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摘要:主要介紹焦化廢水的來(lái)源、水質(zhì)特征及處理難點(diǎn)，并以天津天鐵中試實(shí)驗(yàn)為例對(duì)臭氧催化氧化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析討論，由此提出了焦化廢水的發(fā)展趨勢(shì)和展望。

關(guān)鍵詞:焦化廢水;臭氧催化氧化;發(fā)展趨勢(shì)

1引言

近年來(lái)，隨著環(huán)境形勢(shì)的愈演愈烈以及能源消耗的增大，人們開(kāi)始廣泛關(guān)注低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。在冶金工業(yè)中，鋼鐵工業(yè)廢水的治理成了重中之重［1］。在中國(guó)，鋼鐵業(yè)的規(guī)模及發(fā)展勢(shì)頭不但已受到世界矚目，作為高能耗、多排放的行業(yè)在全球低碳經(jīng)濟(jì)所倡導(dǎo)的節(jié)能減排工作中承擔(dān)著重大的責(zé)任［2］。鋼鐵行業(yè)焦化廢水的處理，一直是國(guó)內(nèi)外廢水處理的難題。由于其生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)方式的不同，導(dǎo)致焦化廢水不但成分復(fù)雜，還含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害及難降解的物質(zhì)，且污染物色度較高［3］?，F(xiàn)階段，焦化廢水造成的污染越來(lái)越嚴(yán)重，是工業(yè)廢水排放中一個(gè)突出的環(huán)境問(wèn)題。本文針對(duì)冶金工業(yè)焦化廢水的來(lái)源、特點(diǎn)以及處理方法等進(jìn)行介紹。

2焦化廢水的產(chǎn)生及特點(diǎn)

2．1焦化廢水的產(chǎn)生

焦化廢水主要來(lái)源于煉焦、煤氣在高溫干餾、凈化及副產(chǎn)品回收過(guò)程中，產(chǎn)生含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴及氧、硫、氮等雜環(huán)化合物的工業(yè)廢水，是一種難降解的有機(jī)廢水［4］。焦化廢水中通常含有高濃度的酚、氰化物、硫氰化物和氨氮，同時(shí)，還存在著不易生物降解的油類、吲哚、喹啉等雜環(huán)有機(jī)化合物［5］。其主要由以下幾個(gè)方面構(gòu)成:一是剩余氨水，是在煤干餾及煤氣冷卻中產(chǎn)生出來(lái)的廢水;二是煤氣凈化過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，例如煤氣終冷水和粗苯分離水等;三是焦油加工、粗苯等精制過(guò)程中產(chǎn)生的焦油分離等廢水;四是焦?fàn)t煙氣脫硫過(guò)程中所產(chǎn)生的脫硫廢液以及其他場(chǎng)合產(chǎn)生的廢水。其中，剩余氨水約占廢水總量的二分之一，這也是氨氮的主要來(lái)源［6］。

2．2焦化廢水水質(zhì)特征及處理難點(diǎn)

核磁共振色譜圖中顯示:焦化廢水中不僅含有有機(jī)物，還含有數(shù)十種無(wú)機(jī)物。無(wú)機(jī)化合物一般以銨鹽的形式存在，例如(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4CN等。有機(jī)物以酚類化合物為主，占總有機(jī)物的85%左右，主要有苯酚、鄰甲酚、對(duì)甲酚及其同系物［7］。在焦化廢水有機(jī)物組成中，大部分酚類、苯類化合物在好氧條件下較易生物降解，而吡咯、呋喃、萘、噻吩在厭氧條件下可緩慢生物降解，聯(lián)苯類、吲哚、喹啉類則難以生物降解［8］。這些難以生物降解的雜環(huán)化合物和多環(huán)芳香化合物，其性質(zhì)不但不穩(wěn)定，而且也難以生物降解，數(shù)據(jù)顯示，其通常都具有致癌和致基因突變的作用，對(duì)人類和環(huán)境都有很大危害［8］。因此，焦化廢水的處理一直是工業(yè)廢水處理的難點(diǎn)，同時(shí)也對(duì)有效治理和保護(hù)環(huán)境有著非常重要的意義。

3焦化廢水處理及利用的方法

3．1臭氧催化氧化技術(shù)

傳統(tǒng)工藝下，焦化廢水處理技術(shù)通常有物理化學(xué)法、化學(xué)方法和生化方法［9］。許多文獻(xiàn)已經(jīng)對(duì)此類技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和論證，目前已應(yīng)用或報(bào)道的方法都存在著運(yùn)行成本高穩(wěn)定性差、二次污染等問(wèn)題。然而近年來(lái)，臭氧催化氧化技術(shù)與生化處理相結(jié)合在焦化廢水深度處理中的應(yīng)用得到了廣泛的認(rèn)同。本文針對(duì)臭氧技術(shù)的應(yīng)用條件和范圍進(jìn)行論述。臭氧催化氧化技術(shù)主要是在中性條件下，對(duì)污水進(jìn)行的深度處理。使用少量臭氧作為氧化劑，將難降解有機(jī)物選擇性氧化分解，使處理后的廢水COD、色度、苯并芘等指標(biāo)達(dá)到國(guó)家外排標(biāo)準(zhǔn)，氧化劑利用率高達(dá)95%以上，效果甚好。然而此技術(shù)應(yīng)用的范圍是有限制的，想要達(dá)到好的效果，前序的生化處理工藝顯得尤為重要［10］。

3．2天津天鐵中試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及說(shuō)明

為了解決天鐵煉焦化工有限公司焦化廢水出水超標(biāo)問(wèn)題，于2015年進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，致力于研究臭氧催化氧化技術(shù)的應(yīng)用，使焦化廢水能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)驗(yàn)分別取了生化進(jìn)水、二沉池進(jìn)水、改進(jìn)后二沉池出水以及改進(jìn)后混凝出水四個(gè)水樣.，原二沉池出水無(wú)法達(dá)到臭氧工藝的應(yīng)用范圍，因此即便進(jìn)行了深度處理工藝，也無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。臭氧工藝通常是應(yīng)用在混凝后出水后，當(dāng)COD在150～200mg/L之間時(shí)。由此可見(jiàn)，單純依靠混凝和臭氧催化氧化是無(wú)法達(dá)到預(yù)期的處理效果的，要想達(dá)到較好的處理效果，前序生化處理工藝的配合顯得尤為重要。

3．3生物強(qiáng)化處理的改進(jìn)

通常污水處理采用A2O等工藝就行生物脫氮，但由于焦化廢水水質(zhì)的特殊性，我們應(yīng)在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上加以改進(jìn)。在前期加入水解酸化，將部分難降解的有機(jī)物水解為相對(duì)容易生物降解的有機(jī)物，同時(shí)利用相對(duì)容易降解有機(jī)物共代謝厭氧轉(zhuǎn)化難降解有機(jī)物。在氧化階段，也應(yīng)當(dāng)有所改進(jìn)，可以通過(guò)將碳氧化和氨氧化分級(jí)并使用生物反應(yīng)－分離一體式反應(yīng)器，減少了異養(yǎng)菌和自養(yǎng)菌的競(jìng)爭(zhēng)抑制作用，同時(shí)大幅度提高碳氧化菌和氨氧化菌在反應(yīng)器中的含量，改進(jìn)后的二沉池出水效果較好，達(dá)到了200mg/L以下的理想值，經(jīng)過(guò)臭氧催化氧化COD基本可達(dá)到80mg/L以下。由此提高前期處理工藝，以保證后期工藝處理效果。

4焦化廢水發(fā)展展望

隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，冶金工業(yè)廢水的種類和數(shù)量日益增加，對(duì)水體造成的污染也日趨嚴(yán)重和廣泛，更是威脅了人類的生命安全和健康［11］。在環(huán)境治理方面，工業(yè)廢水的治理比市政污水的處理更為重要。早在19世紀(jì)末，工業(yè)廢水就已經(jīng)受到國(guó)外的關(guān)注，并且在隨后的半個(gè)世紀(jì)里，各國(guó)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐［12］?？墒怯捎谝苯鸸I(yè)廢水的復(fù)雜性，成分及性質(zhì)的多變性，因此至今仍有一些世界性的難題沒(méi)有完全得到解決［13］。中國(guó)由于起步晚，為了能跟上現(xiàn)階段中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，尋求新型高效且可靠的工業(yè)廢水處理工藝更是迫在眉睫，認(rèn)真鉆研及攻克難關(guān)才是切實(shí)可行的道路［14］。

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作者:福鑫 周颯 單位:北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司 陜西宇陽(yáng)石油科技工程有限公司