焦化废水深度处理技术研究

2020-11-12李变云武丽琴

山西化工 2020年5期

李变云，武丽琴

(吕梁职业技术学院，山西吕梁 032300)

引言

现阶段，人类面临的主要问题是水资源的紧张。所以针对于水相关的问题，焦化企业必须引起高度重视并妥善处理，首先，在企业运营过程中应不断供应新水，以展开锅炉补水和冷却循环。另一方面还需做高浓度焦化废水处理，以处理污染的水，进而使环境得到有效保护，确保可持续发展的成功实现[1]。而上述问题均可通过污水深度处理技术实现，最终让水资源得到节约，促进水使用效率的提升。

1 焦化废水处理概述

焦化废水是我们日常生活中常见的有机废水，浓度较高，往往存在于精制化工产品、煤高温干馏、煤气净化环节中。其成分较多，由吡啶、酚、喹啉、吲哚、氨氮、氰化物等污染物和物质构成，色度较高。在处理焦化废水之前，COD质量浓度、氨氮质量浓度分别为3 000 mg/L～5 000 mg/L、300 mg/L～500 mg/L，由此可以发现，焦化废水属于工业废水的一种，其有毒，容易引发严重污染，同时难以降解。我国当前诸多企业主要运用浮选除油、重力除油、后混凝处理、污水调节、生物脱氮处理五种工艺，基本上可以做到排放和标准相符。但排放的焦化废水还是会影响环境，于是诸多企业便开始尝试通过深度处理技术处理外排的废水后，将其回用于生产，从而做到不外排焦化废水(如图1 )。

图1 焦化废水处理与回用工艺流程图

2 焦化废水深度处理技术

2.1 混凝沉淀法

此法的基本原理为将特定的混凝剂加入到废水中，受混凝剂电解质性质的影响，就会有胶团形成于水中，进而和废水中物质发生电中和，致絮凝体出现，最终将污染物去除。如采用混凝沉淀法，能有效去除可以和水相溶的有色物质、不溶于水的胶体、微小悬浮物和一些有机物，针对混凝效果而言，浑浊度、pH值、水温、水力是主要影响因素，且混凝剂的选择直接关乎到混凝沉淀法使用效果。混凝工艺不仅操作起来非常简单，无需较高的处理费用，且具有良好效果和很强的适应性，另外，还可改善原水的感官指标(浊度、色度等)，去除多种有毒有害污染物。

2.2 膜分离法

膜分离法，主要是利用选择性透过膜这一典型分离介质，在两边不断增加压力差、浓度差或电位差，促使废水中污染物、杂质被选择性透过膜予以清除，进而起到净化水质效果。此法优势众多，包括低能耗、高效率、强适应性以及操作简便等，作为一种新型污水处理技术，其不仅发展迅速，且发展空间也非常大，具有很强的实用性。

现阶段，膜分离技术种类较多，纳滤、微滤、反渗透、超滤是比较常见的几种类型。目前，超滤-反渗透的双膜法广泛运用于焦化废水深度处理中，经过超滤-反渗透处理后，水质可符合工业循环冷却水要求，及时补给锅炉，进而提高生产效率。

2.3 生物处理法

当前，焦化废水深度处理中，作为生物处理法的膜生物反应器(MBR)和曝气生物滤池(BAF)运用最为常见[2]。

在两种生物处理法中，当前运用得最多的当属曝气生物滤池(BAF)，其功能多样，主要有生物吸附、过滤和生物氧化，同时砂滤池、曝气池、二沉池还能将有机污染物以及磷、氮等有效消除。同时，曝气生物滤池具有负荷大、冲击性强、能耗低、出水水质优等显著优势。

后者采取高效能废水处理工艺，在处理过程中巧妙地运用膜分离技术，取得了显著的成效，可广泛运用于中水回用、污水处理中。膜生物反应器优势表现为设备小巧、占地面积不大、具有自动化控制系统，可降低成本投入。

2.4 高级氧化法

高级氧化法就是以化学或物理化学的形式对水中的有机污染物进行氧化，使之成为无机物，又或是把其转化为中间产物，未有较大的毒性，且降解起来也很方便，其本质为产生如羟基自由基等具有较高活性的自由基，凭借其强氧化性彻底、有效清除废水中污染物。目前，针对焦化废水深度处理而言，臭氧氧化法、光催化氧化法、Fenton氧化法、超声波氧化法、电化学氧化法是普遍使用的方法。高级氧化法可在很短时间内做出反应，不会引发二次污染，且操作和管理均十分方便[3]。Fenton氧化法在酸性环境中，H2O2同Fe2+之间产生强烈的自由基链反应，可产生大量的·OH，进而有效吸收有机污染物。同时，处理废水时还会产生氧化与混凝作用，有效降低废水中CODcr含量。臭氧氧化法，利用臭氧自身所具备的强氧化性特征，有效吸收废水中有机污染物。在水中，臭氧能够分解生成·OH，而其具有非常快的氧化速率，且未有选择性，基本上废水中每一种类型的有机物均可与之发生氧化反应。美国一家炼焦厂采用臭氧氧化技术处理焦化废水，统计结果表明，废水中酚含量降低了98%。然后，添加铜这一催化剂，氰化物含量降低了99.5%。

3 焦化废水深度处理技术的研究方向

目前，针对焦化废水的处理，国内外钢铁企业大多数采用生化法，并选取相对应的深度处理进行进行配合。但是，全球环保标准不断优化与严格，焦化废水深度处理技术也得以有效发展及广泛运用，研究的重点主要表现为以下几点：1) 目前，吸附法和混凝沉淀法是焦化废水深度处理常见技术，接下来应重点研发高效率、选择性高、不会诱发第二次污染的吸附剂与混凝剂，有效控制成本投入，优化处理效果。2) MBR法和膜分离法具有显著的优势，并逐渐运用于焦化废水深度处理环节中。接下来，我们应积极研发成本投入低的过滤膜。3) 高级氧化法不仅能够快速处理，尽快氧化，且还不会造成二次污染，虽然现阶段大部分高级氧化技术尚未得到应用，还存在一些问题，但其在焦化废水深度处理领域的应用前景还是非常广阔的。应推动高级氧化法广泛运用于工业行业中，并研发出稳定性强、高效率、成本投入低、催化活性强的氧化剂与催化剂。4) 多种焦化废水深度处理技术的联合工艺是焦化废水深度处理重点研究方向。虽然现在有很多种焦化废水深度处理技术，但单一方法处理效果无法让要求得到满足，且各方法还有高处理成本的问题存在，所以在具体应用时需联合部分技术，以起到取长补短的作用(如图2)。