焦化废水处理利用技术进展综述

文_张继进 山东钢铁股份有限公司莱芜分公司

焦化废水的产生来源主要有三个：一是在煤的干馏过程中，剩余的氨水量超过废水量，产生焦化废水，这是焦化废水的主要来源；二是焦化废水在煤的净化过程中产生；三是焦化废水在粗苯、焦油的生产过程中产生。焦化废水中含有大量的有毒而且难降解的物质，如酚、苯、胺、氮、多环芳烃等有害物质，如果不及时遏制焦化废水的排放，将会对我们的日常生活带来巨大的影响。

1 生物处理法

近年来，我国主要通过生物法处理焦化废水，生物处理法是从传统的活性泥转型为缺氧-厌氧-好氧（AA/O）的工艺技术。随着废水处理技术的发展，研究人员发现可以通过使用固定化菌种和微生物共代谢的技术提升生物法处理焦化废水的效果。由于生物法处理废水有着明显的效果，所以焦化厂主要通过采用生物处理法处理焦化废水。

1.1 传统的活性泥法

在20世纪初期，英国的科学家发现，如果将废水进行长时间曝气处理，污水的水质慢慢地会发生改变，由于这一发现，于是英国建立了第一个传统的活性泥废水处理厂。传统的活性泥法主要是由曝气池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系统构成。在20世纪80年代，由于活性泥对废水处理有着较好的效果，所以活性泥被我国焦化企业广泛使用。但传统的活性泥不能除去废水中的氨氮成分。这是由于活性泥与废水中的物质反应时有硝化反应，生成硝氮却没有反硝化反应，这使得焦化废水中的有机碳被氧化成硝氮、亚硝氮等难清除的物质，氨氮的含量不仅没有减少，反而增加了，焦化废水的排放不能达到国家的标准。由于传统的活性泥处理废水具有一定的弊端，所以随着AAO工艺的发展，传统的活性泥法被取代。

1.2 AA/O工艺

AA/O工艺是在缺氧耗氧（A/O）工艺的基础上优化的技术。AA/O工艺技术在A/O技术反应阶段中添加了厌氧段，其工作原理是将降解困难的有机物转化成易清除的链状化合物。AA/O技术可以轻松地对废水进行处理，使其氨氮的剩余量小于40%，但是在这过程中，不能再次添加碳元素，因为厌氧段操作要求非常高，而且反应极不容易被控制。在研究人员的不断摸索和实验研究中发现，流化床AA/O工艺处理焦化废水中的氨氮成分有着非常好的效果，而且能够达到国家一级排放标准。

1.3 生物强化技术

共氧化现象由美国的Lead better和Foster发现，就是共代谢现象，微生物氧化底物却不能使用氧化过程中所产生的能量维持正常的生命活动，在微生物的环境中加入生长基质，这是因为生长基质能够为微生物的成长供给充足的碳源，并且使微生物产生非生长基质的降解酶，从而使微生物的碳源与能源的底物结构发生改变，使难降解的物质被微生物利用，从而达到去除难降解物质的目的。经研究，在以上过程的基础上，将菌种和微生物共代谢对焦化废水进行处理有着非常好的效果。

1.4 固定化菌种

固定化菌种技术是在固定化细胞外层包上优势菌种，从而加强微生物细胞对外界环境的承受压力，这不仅使得活性细胞大量增加，而且大大提高了污染物的降解效率，从而达到保护环境的目的。固定化菌种技术使用的载体材料主要包括聚乙烯醇和海藻钠，固定化制定的小球主要由聚乙二醇和海藻钠的混合物制成。由于固化菌种的技术有着较高的稳定性、生物兼容性、机械性和较高的强度，所以这种技术被广泛用于有机物废水处理的过程中。这种方法比实验室培养出的优势工程菌的效果强很多。经过研究发现，如果使用SBR工艺并经过固化光合细菌先处理21小时，然后再沉淀2个小时后，废水中用生物法难降解的几乎能被全部降解。

2 化学处理法

2.1 催化温式氧化技术

催化温式氧化技术指的是通过使用氧气把焦化废水中的污染物氧化，经过多次化学反应，最终转化成二氧化碳和氮气等对环境无毒无害的物质。在这个过程中，反应温度需要控制在150～350℃，压力值应当控制在0.5～20MPa, 并且适当添加催化剂，催化温式氧化技术处理废水的速度非常快，效率高而且处理的设备小，还可以有效地避免二次污染，但要注意催化剂溶出的问题和设备耐高温高压腐蚀的问题。

2.2 微电解法

微电解法也叫电解法或铁屑过滤法。微电解法的实质就是使Fe-C形成原电池利用金属腐蚀反应的原理对废水进行污染物的处理方法。在这个反应中，主要使用了铁和碳的原电池反应、二价铁离子和有机物的氧化还原反应、铁屑的吸附作用等。

2.3 Fenton试剂法

Fenton试剂是一种可以产生有氧化性的羟基自由基，这种试剂是由二价铁离子和过氧化氢产生的，由于这种方法的使用条件低，有较强的处理效果而且还不会产生二次污染，所以被广泛使用。

2.4 等离子处理技术

等离子处理技术对焦化废水处理有着非常好的效果，可以使氢化物的去除率达到90%，酚的脱除率达70%，大大提高了焦化废水的可化性。等离子技术主要是结合了高压毫秒脉冲放电产生高能离子和紫外线等技术的综合应用，从而达到高效处理废水中的有机废物。这种技术能够高效处理废水，减少污染，是一种低能耗的环保处理焦化废水的技术，目前已被广泛使用。

2.5 化学混凝和絮凝技术

在焦化废水的自然沉淀法不能够有效地将细小悬浮物和胶体微粒处理掉的情况下，则可以通过使用化学混凝和絮凝技术将这些物质去除掉，这种方法比较经济，并且可以间歇性使用，但存在一定的局限性，不能够将可溶性的有机物去除掉，因此这种方法一般被应用于焦化废水的深度处理。混凝法中混凝剂常常使用聚合硫酸铁，这种混凝剂能够将Coder有效地去除，絮凝法中的絮凝剂对机胶质微粒有着较强的吸附作用，焦化废水的处理中发挥着重要的作用。

3 物理化学法

3.1 吸附法

物理吸附法指的是通过利用吸附剂的吸附作用将污染物除掉。实验研究发现，使用硫酸改性的几种矿物质可以将焦化废水中的NH3-N吸附掉，其去除率达75%，对焦化废水的处理有着重要作用。

3.2 利用烟道气处理焦化废水

这种技术是将焦化废水除去焦油后，再经烟道废气处理剩余的氨水，烟道气使氨水气化并生成硫铵。这种方法已获国家专利。

4 废水循环利用

废水循环利用的基本步骤是：焦水脱酚—除去沉淀—净化焦油—脱焦，从而实现酚水闭路循环。通过废水循环利用，可以有效地进行减排，有效地保护环境。

5 结语

随着科学技术的进步，焦化废水的排放问题已经有了多种有效的解决方式，但仍然需要多种方法综合应用。对于焦化废水排放的问题还需要相关企业足够的重视，才有可能得到有效的解决。