焦化废水处理综述

摘 要：本文介绍了焦化厂污水的产生来源及其对工业生产和环境的危害，焦化污水的处理方法以及处理新技术。

关键词：焦化废水 ；处理方法

1 焦化废水特点

钢铁工业的焦化厂、城市煤气厂等在炼焦和煤气发生过程中产生的污水称为焦化废水。其主要来源有三个：一是剩余氨水，它是在煤干馏及煤气冷却中产生出来的废水，其水量占焦化废水总量的一半以上，是焦化废水的主要来源；二是在煤气净化过程中产生出来的废水，如煤气终冷水和粗苯分离水等；三是在焦油、粗苯等精制过程中及其它场合产生的废水。焦化废水是含有大量难降解有机污染物的工业废水，其成分复杂，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物质，超标排放的焦化废水对环境造成严重的污染。焦化废水具有水质水量变化大、成分复杂，有机物特别是难降解有机物含量高、氨氮浓度高等特点，其中不少属于有致癌作用的生物活性物质，出水达标难度大，因此，寻求效果好且成本低的深度处理方法具有积极意义。

2 焦化废水处理的主要做法

焦化废水一般需通过预处理、生化处理以及深度处理三个阶段方能实现达标排放。

2.1 预处理

预处理常用的方法有稀释和气提、混凝沉淀、气浮和高级氧化技术等。预处理系统的任务是除油和水质、水量的调节，为后续处理工艺奠定基础，是生化处理稳定运行的前提。

2.1.1 稀释和气提

焦化废水中含有的高浓度氨氮物质以及微量高毒性的CN-等，对微生物有抑制作用。 因此这些污染物应尽可能在生化处理前降低其浓度。通常采用稀释和气提的方法。气提是利用蒸馏对挥发性物质进行提取的方法，在气提过程中，被处理的挥发性物质由液相传递到气相。气提法在焦化废水的预处理中用于提取其中的氨氮。

2.1.2 混凝沉淀

沉淀法是利用水中悬浮物的可沉降性能，在重力作用下下沉，以达到固液分离的过程。其目的是除去悬浮的有机物，以降低后续生物处理的有机负荷。在生产中通常加入混凝剂如铝盐、铁盐、聚铝、聚铁和聚丙烯酰胺等来强化沉淀效果。

2.1.3 气浮法

气浮是将空气以微小气泡的形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒或油滴粘附，形成水-气-颗粒（油滴）三相混合体系，颗粒粘附于气泡上浮至水面，从水中分离出去形成浮渣。 因过多的油类会影响后续生化处理的效果，气浮法在焦化废水预处理的作用是除去其中的油类并回收再利用，此外还起到预曝气的作用。

2.1.4 高级氧化技术

由于焦化废水中的有机物复杂多样， 其中酚类、多环芳烃、含氮有机物等难降解的有机物占多数，这些难降解有机物的存在严重影响了后续生化处理的效果，高级氧化技术是在废水中产生大量HO·自由基，HO·自由基能够无选择性地将废水中的有机污染物降解为二氧化碳和水。

2.2 生化处理

对于预处理后的焦化废水， 国内外一般采用好氧、厌氧生物法处理，但由于焦化废水中的多环和杂环类化合物，如萘、喹啉、吡啶等难以生物降解。好氧生物法处理后出水中的CODcr 、氨氮等指标远远不能达标。为了解决上述问题，近年来出现了一些新的处理方法，如PACT 法、生物铁、PSB（光合细菌菌体）活性污泥法，厌氧生物法/厌氧-好氧生物法等。

2.2.1 PACT 法

PACT法是在活性污泥曝气池中投加活性炭粉末，利用活性炭粉末对有机物和溶解氧的吸附作用，为微生物的生长提供食物，从而加速对有机物的氧化分解能力，活性炭用湿空气氧化法再生。该法去除效果好，投资费和运行费低。

2.2.2 生物铁法

铁的化合物对悬浮物、胶体物质和微生物的吸附作用能夠生成易于沉淀的絮团， 同时铁还是微生物生长的必要元素。 因此在活性污泥中加入一定量的铁化合物后，可使活性污泥变得密实，提高曝气池的污泥浓度，加速生物氧化，而且在铁化合物和微生物的协同作用下，使吸附作用和絮团作用更加有效地进行。此法具有较强的适应能力和抗冲击能力，能够耐受较大的毒物冲击， 对氰化物有较高的分解能力，而且在活性污泥法基础上的改造也比较简便、经济。

2.2.3 PSB活性污泥法

PSB活性污泥法是将光合细菌菌体固定在活性污泥上，对焦化废水进行处理。PSB活性污泥法对温度、pH 的适应范围较广， 用于处理含酚较高的焦化废水有较高的酚去除率， 而且可减少菌体的流失。但其缺点是 CODcr、BOD的去除率不理想，出水需作进一步的处理。

2.2.4 厌氧生物法

一种被称为上流式厌氧污泥床（UASB）的技术用于处理焦化废水。废水自下而上通过底部带有污泥层的反应，大部分的有机物在此被微生物转化CH4 和CO2 ，在反应器的上部设有三相分离器，完成气、液、固三相的分离。该法处理焦化废水的工艺参数：进水CODcr质量浓度为2000mg/L以上，PH6.0-7.6，温度30-35℃，CODcr负荷10-15kg/（m3.d），停留时间3-12h。 在此条件下，CODcr的去除率为80-85%，最高达到90%以上，该技术可有效地去除废水中的酚类和杂环类化合物。

2.2.5 厌氧-好氧联合生物法

单独采用好氧或厌氧技术处理焦化废水并不能够达到令人满意的效果， 厌氧和好氧的联合生物处理法逐渐受到研究者的重视，采用厌氧化-好氧法处理焦化废水的研究发现，焦化废水经过厌氧酸化处理后，废水中有机物的生物降解性能显著提高， 使后续的好氧生物处理CODcr的去除率达90%以上。其中较难降解的有机物萘、喹啉和吡啶的去除率分别为67.6%、55.6%、和70.9%，而一般的好氧处理这些有机物的去除率不到20%。

2.3 深度处理

焦化废水经生化处理后，出水的CODcr氨氮等浓度虽有极大的下降，但由于难降解有机物的存在，使得出水的CODcr氨氮等指标仍未达到排放标准，因此，生化处理后的出水仍需进一步的处理。深度处理的方法主要有固定化生物技术、氧化塘法、吸附法和光催化氧化法等。

2.3.1 固定化生物技术

固定化生物技术是近年来发展起来的新技术，可选择性地固定优势菌种，有针对性地处理含有难降解有机毒物的废水。研究表明，经过驯化的优势菌种对喹啉、异喹啉、吡啶的降解能力比普通污泥高2-5倍，而且优势菌种的降解效率较高，经其处理8h，可将喹啉、异喹啉、吡啶降解90% 以上.

2.3.2 氧化塘法

氧化塘法对污水的净化过程与自然水体的自净过程类似，是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理法。用氧化塘法处理焦化废水，在pH6-8，温度25-60℃的条件下，CODcr和氨氮均可达标排放， 若在焦化废水中混入生活污水，CODcr和氨氮的去除率均有所提高。

2.3.3 吸附法

由于固体表面有吸附水中溶质及胶质的能力，当废水通过比表面积很大的固体颗粒时， 水中的污染物被吸附到固体颗粒（吸附剂）上，从而去除污染物质。本法对CODcr和悬浮物的去除效果较好。

3 实际运行中的技术参数

3.1 强化预处理技术

以包钢焦化厂为例，当污水处理在混凝沉淀阶段，通过测定对于350m3/h废水处理最适合的混凝剂为聚合氯化铝，120m3/h废水处理最适合的混凝剂为聚铁，而且，随着其投加量由50mg/L增加至100mg/L，对COD的去除率也由5.8%增至42.8%，当投加量由100mg/L增至200mg/L时，去除率仅仅增加2.1%，因此管理规定聚合氯化铝的经济投加量应该在100mg/L左右，聚铁的投加量为15—20%。确定废水处理系统混凝反应的药剂及投加量，同时总结出“混凝剂药剂投加先进操作法”，经推广实施，可有效降低了岗位工人的劳动强度，且还能够节约药剂使用量。

实践证明，通过预处理系统将进水CODcr浓度控制在2600mg/l—4000mg/l的区间，当进水CODcr浓度集中在2600mg/l—3000mg/l的区间，同时在进水的CODcr浓度要逐步趋于平稳，平均出水CODcr浓度集中在80—120mg/l的区间内，去除率比较稳定。进水氨氮浓度集中在60mg/l—100mg/l的区间，而且进水的氨氮浓度要逐步提高后再趋于平稳，平均出水指标为11.2mg/l，稳定后系统对氨氮的平均去除率达到95.5%。

影响气浮除油效果的因素主要有气浮时间、分离时间、气浮药剂以及水中油类或悬浮物的疏水性等等。研究发现，在气浮时间为3.0min，分离时间为18min时，使用组合气浮药剂对焦化废水的原水CODcr的去除率达56.5%，对油类的去除率达95%以上。

强化预处理技术使得焦化废水预处理制度的执行更加科学，减少预处理指标控制不好而产生事故。

3.2 生物脱酚处理焦化废水

包钢焦化厂根据污泥中微生物所需营养比例BOD：N：P=100：5：1投加各营养物质。当监测好氧池的出水CODcr降解率达到60%，混合液30分钟沉降比达到10-30%，检查曝气池污泥性状，污泥沉降性能好、显微镜观察出现大量菌胶团及固着型纤毛虫类原生动物时，就标志培菌成功，可以进入负荷提升阶段。在运行中对污泥的色、嗅进行观察，正常的活性污泥一般呈黄（棕）褐色，同时略带湿土味，新的管理理念，污泥培养驯化出的菌种不仅活性强，而且所需时间也较短。

3.3 生物化学法技术的应用

焦化廢水处理的生产实践表明，生物化学法用于焦化污水处理是一种较理想的处理方法。目前焦化污水的生物脱氮工艺可分为A/O、A2/0、A/O2及SBR-A/O2等方法，这些方法对去除焦化废水中的CODcr和NH3-N具有较好的效果。

包钢焦化厂采用硝化一反硝化（A/O）工艺，采用A/O内循环生物脱氮工艺，处理效果较好。处理效果可以达到：CODcrl00-150mg/L、酚≤0.5mg/L、氰化物≤0.5mg/L、总氰化物≤lmg/L；油≤5mg/L、氨氮≤5mg/L、溶解性总固体≤5000mg/L。处理后焦化废水指标基本稳定在二级排放标准，至于满足一级排放标准，还受多种因素制约。

在实际应用时，各方法往往不独立使用，否则难以达到排放标准。针对某种废水，往往需要通过几种方法组合成一定的二级或三级处理系统，才能达到排放标准。

4 结束语

2012年国家制定出台的《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-2012）中对焦化废水的指标限制做出了明确规定，并分时段予以提高，单位产品废水排放量也予以了明确控制。我国环境形势严峻，必然对水污染防治水平提出更高的要求，同时我国水资源紧缺，可以预见国家将对焦化废水提出更加严格的要求。所以今后多种技术联合使用的处理必将成为焦化废水处理的趋势。同时，生产企业应不断提高生产水平，开展清洁生产，拓宽处理后水的回用水平，从源头上减少水体污染物的排放量。

参考文献

[1] 汤鸿霄.用水废水化学[M].北京：中国建筑工业出版社，1978.87

[2] 姚昭章【炼焦学】冶金工业出版社

[3] 库咸熙【炼焦化学产品回收与加工】冶金工业出版社

[4] 谢全安 薛利平 【煤化工安全与环保】化学工业出版社

[5] 王晓琴 【炼焦工艺 】 化学工业出版社

[6] 郝临山【洁净煤技术】 化学工业出版社

作者简介

马兴敏，女，辽宁省开源县，焦化讲师，包头钢铁职业技术学院工作，一直从事煤化工专业的教学工作.