焦化废水处理技术研究

张 龙，崔 兵

（煤科集团杭州环保研究院有限公司，杭州 310000）

焦化行业会产生大量焦化废水，其中含有多种难降解的污染物，这些污染物不仅严重危害环境，也影响人类和动植物的健康成长。因此，研究有效的焦化废水处理技术具有重要的现实意义。

1 焦化废水处理方法和工艺

焦化废水危害突出，其处理难度较大，当前国内外学者对其处理技术进行大量研究，针对不同种类、不同特性的焦化废水，提出了有效的处理工艺。当前，焦化废水处理工艺大致分为生物处理法、物理化学处理法和化学处理法三大类。

1.1 生物处理法

生物处理法主要利用微生物的氧化分解能力来分解焦化废水中的有机物，经常用于焦化废水处理系统的生物处理法是活性污泥法，它是当前广泛应用的一种焦化废水好氧生物处理技术。利用这种处理技术使生物絮凝体、活性污泥以及废水中的有机物之间相互充分接触，这样会使焦化废水中溶解的有机物被生物细胞所吸收或吸附，并经过氧化作用成为以二氧化碳为主的最终产物。而对于焦化废水中非溶解性的有机物，首先经历一定的过程，先转化为溶解性的有机物，然后进一步被微生物代谢和利用[1]。但是，活性污泥处理法存在弊端，处理后的焦化废水出水中的CODCr、NH3-N、BOD5等污染物指标并没有达到规范要求，尤其是对于NH3-N，整个过程对其几乎没有降解效果。

1.2 物理化学处理法

焦化废水的物理化学处理法主要包括吸附法、膜分离技术等。吸附法利用吸附剂较大的比表面积以及超强的吸附能力，来吸附焦化废水中的溶质，从而达到净化焦化废水的目的。采用吸附法进行焦化废水处理，可以有效去除焦化废水中的污染物，同时这种方法处理后的水质稳定性较好[2]。在实际处理过程中，常用的吸附剂有活性炭、粉煤灰、树脂以及沸石等。膜分离技术主要利用膜的选择性透过特点，达到对焦化废水分离净化的作用，比较常用的方法包括微滤和纳滤。采用膜分离技术进行焦化废水处理，具有工艺简单、耗能低、效率高的优势。

1.3 化学处理法

焦化废水的化学处理方法主要包括化学氧化法、化学混凝和絮凝法、焚烧法和电化学氧化技术。例如，利用化学氧化法可以将焦化废水中溶解的化学物质转化为无毒的化学物质或微毒的化学物质，在化学氧化法中，常用的化学氧化剂有O3、NaClO、ClO2、H2O2以及KMO4等。近几年来普遍作为焦化废水化学氧化处理的氧化剂为Fenton试剂。运用化学混凝和絮凝法时，人们需要在焦化废水中加入混凝剂，这样可以将焦化废水中微小悬浮物沉淀去除。采用化学处理方法进行焦化废水处理，虽然使用方便，但是其处理成本较高，其应用范围并不广。

2 焦化废水处理工艺流程

焦化废水化学成分复杂，并且含量较高。当前，焦化废水处理技术包括物理、化学以及生物等，但是人们很难采用单一的处理方法来达到综合治理焦化废水的目的。生物法是焦化废水的核心处理技术，将生物法处理技术与物理法处理技术、化学法处理技术相结合，可以达到很好的处理效果。比如，当前A2O-臭氧氧化-活性炭过滤组合工艺比较常用，采用这种焦化废水处理技术，可以很好地改善焦化废水的生化性能[3]。

无论选用哪种焦化废水处理方式，其主要的工艺流程大体包含预处理、生化处理、深度处理以及废水回收利用四个阶段。焦化废水工艺的大体处理流程如图1所示。现阶段，经常使用物化法对焦化废水进行预处理，旨在除去焦化废水的中的固体颗粒、悬浮物、氨、油以及酚等物质。预处理可以有效避免焦化废水在下级生化处理过程中损害和抑制微生物，从而降低焦化废水在生化处理过程中的污染负荷，根据焦化废水的水质情况等条件来回收化工产品[4]。

对于焦化废水，当前的生化处理技术很难达到其要求的化学需氧量以及氨氮排放等指标。所以，人们通常采用组合的生化工艺对焦化废水进行生化处理，其主要包括两段生物法、延迟曝气法、间歇式活性污泥法、厌氧-好氧法以及MBR生物膜法[5]。

图1 焦化废水处理工艺流程

3 厌氧-缺氧-好氧（A2O）焦化废水处理技术

3.1 A2O焦化废水处理技术原理

焦化废水的厌氧-缺氧-好氧（A2O）生物处理方法，它是一种以缺氧-好氧（AO）的焦化废水处理工艺为基础，改进发展出的新型焦化废水处理方法。所以，A2O生物处理方法与AO焦化废水处理方法的基本原理都是利用硝化反应将氨、氮、氧转化为硝酸盐，然后借助反硝化反应将硝酸盐还原成氮气，从水中逸出，其间进行的硝化反应和反硝化反应如式（1）、式（2）所示。

硝化反应的总反应方程式为：

A2O废水处理技术与AO废水处理技术的不同点在于，前者在缺氧池前又增设了一个厌氧池。增加厌氧池的目的是要利用厌氧池的水解酸化过程，将焦化废水中的多环和杂环芳烃类的有机化合物，通过化学作用转化为能够被降解的小分子有机物。相关研究表明，在A2O焦化废水处理工艺中，借助工艺中的厌氧处理，可以将焦化废水的BOD5/COD显著提高。同时，在焦化废水的厌氧处理过程中，焦化废水中的苯酚类化合物得到大幅度降解，并且一些类似于喹啉、吲哚、异喹啉以及吡啶的物质也得到一定程度的降解，所以A2O与AO增添的厌氧处理，进一步提高了焦化废水中的生物降解能力。

3.2 A2O焦化废水处理技术工艺说明

A2O工艺流程如图2所示，其处理过程大致分为三个阶段。

图2 A2O废水处理工艺流程

3.2.1 预处理阶段

来自各工序的废水首先进入预处理工序，这道工序包括除油池、调节池以及浮选池。除油池除去废水中的轻油和重油，然后经过除油池处理的废水，与来自蒸氨工艺产生的废水共同进入预处理过程的调节池，在调节池中，废水混合均匀，借助机泵送入浮选池，在浮选池除去废水中的浮油，然后进入生化处理阶段。

3.2.2 生化处理阶段

生化处理阶段包括厌氧池、缺氧池和好氧池。经过预处理的废水进入厌氧池，厌氧池有用于废水处理的组合填料，并且组合填料的上面挂有厌氧生物膜，这种厌氧生物膜是经过培养驯化的，废水在厌氧池中进行厌氧酸化处理，通过厌氧生化处理，改善废水的理化性能，同时提高焦化废水的可生化性能。经过厌氧池处理的废水和二沉池分离的好氧回水共同流入缺氧池。

缺氧池中同样设有废水处理组合填料，组合填料上也有经过培养驯化的厌氧生物膜，可以利用悬浮污泥层提高缺氧池中的污泥浓度，并且缺氧池的底部设置有污泥搅拌器。在缺氧池中，缺氧菌以废水中的有机物作为反硝化过程的碳源，而亚硝酸盐和硝酸盐作为电子，替代氧的作用，使受体进行无氧呼吸，将有机物氧化分解，使废水中的硝态氮还原成氮气，进入大气中。在好氧池中，安置三螺旋曝气器，通过三螺旋曝气器向系统中补充氮气，废水进入好氧池中，在好氧菌的作用下将水中大部分的氰和酚分解，并在硝化菌的作用下将水中的氨氮氧化成亚硝态氮或硝态氮，去供应缺氧段的反硝化。

3.2.3 深化处理阶段

生化处理后的水进入二沉池进行泥水分离，其间经过处理的活性污泥会进一步回到好氧池和缺氧池进行循环利用，部分会被定期外排。部分清液会流入缺氧池中进行利用，其余部分则进入混凝反应池。在混凝反应池中，加入混凝剂，将水进一步净化，净化后的泥水混合物再流入混凝沉淀池，进行泥水分离。

3.3 A2O焦化废水处理技术工艺的常见问题、原因和对策分析

表1 A2O焦化废水处理的常见问题、原因和对策

4 结论

焦化废水处理是解决当前废水污染的重要途径。由于焦化废水的污染物种类复杂，浓度较高，其处理难度较大。当前，焦化废水处理技术大体分为生物处理法、物理化学处理法和化学处理法三大类。在对焦化废水进行处理时，人们应结合焦化废水的性质和污染物成分，综合考虑成本、效果等因素，选择最合适的处理技术。在处理过程中，针对存在的问题，人们要究追本溯源，从根本上解决问题，达到更好的焦化废水处理效果。