焦化废水净化及回用技术

许东水(古县利达焦化有限公司，山西 临汾 042400)

0 引言

在炼焦工业生产过程中会产生焦化废水，其水量较大且有很多难处理及难降解的物质，如处理不当，会对环境产生严重污染。在绿色环保理念的落实与执行中，要深入探析焦化废水的净化处理与回收利，为炼焦工业持续、健康、稳定发展提供帮助。

1 焦化废水处理方法

1.1 物理化学法

1.1.1 吸附法

吸附法需要应用到多孔性的吸附剂，比如粉煤灰、树脂以及活性炭等，利用其良好的吸附功能，把废水中无法去除掉的有机污染物吸附在吸附剂的表面，实现净化焦化废水的目标。

基于对粉末活性炭、柱状活性炭吸附作用进行的深入研究，能够获悉粉末活性炭对COD以及分类污染物的去除效果更好，能够让焦化废水达到排放要求。活性炭在对焦化废水进行实际处理时，能够去除废水当中七成以上的有机物，处理效果非常显著，但是其价格较高，且难以进行回收再利用。在使用粉煤灰进行焦化废水处理时，发现完成处理的废水中氨氮指标仍不合格，但是其他污染物的含量合格。经过粉煤灰处理的焦化废水七成以上都是可以进行二次利用的，而粉煤灰在使用过后还可以作为生产建筑材料。粉煤灰的焦化废水处理效果较佳，吸附剂还可进行回收利用，降低了焦化废水的处理成本[1]。

1.1.2 膜分离法

膜分离法基于浓度差、电位差以及压差对废水当中的污染物进行分离。使用预处理+UF+RO的方式进行焦化废水处理时，其处理过的水能够达到工业循环冷却水的回用标准。但是膜分离技术的成本较高，反渗透的浓缩液去向无法解决，在焦化工业大规模应用存在诸多制约等，现在多用于焦化废水深度处理中的一个过程环节。

1.1.3 混凝沉淀法

混凝沉淀法需要在废水当中添加混凝剂以及絮凝剂等诸多物质，让污染物于废水当中脱稳，将焦化废水当中的污染物分离出来，实现净化的目标。目前混凝剂逐渐趋向于复合化和多功能化以及高分子化，这种混凝剂因为具有多种高分子化合物，且性质各不相同，有机高分子和无机混合机的复合，使无机絮凝剂结构、电荷性质等产生了变化，因此可对焦化废水进行有效净化[2]。

1.2 化学法

1.2.1 臭氧法

臭氧法是基于臭氧本身属性氧化分解焦化废水当中的污染物，并且能够同时进行除臭、杀菌和脱色，多余臭氧会和水反应产生氧，不会产生二次污染，实操过程比较简单。但该方法对成本、电力能源的消耗量较大，同时实际操作要求严格，以避免臭氧对周边环境产生污染。当前臭氧法在深度处理以外已鲜少应用。

1.2.2 Fenton试剂法

Fenton试剂法是基于二价铁(Fe2+)对H2O2进行催化生成羟基自由基，有较强的氧化性，具有去除难降解有机污染物的高能力。这种方式的实际操作较为简单，设备简单且具有高效率。Fenton试剂法实际应用中可基于零价铁替代Fe2+，以强化提升焦化废水的处理质量与成效，更能够减少成本资金的投入。

1.2.3 光催化氧化法

光催化氧化法基于光能致使半导体实现带间跃迁，也就是说基于价带跃迁到导带上，形成具备良好反应活性的光生电子与光之空穴，把焦化废水当中的污染物转变成无害物质。使用此种方式对焦化废水进行处理，具有非常好的效果，处理之后的水可以直接进行排放、回收利用，并不会形成二次污染。当前焦化废水处理光催化氧化法中主要应用的技术包含UV/二氧化钛、UV/二氧化钛/过氧化氢、光催化技术联合其他技术，这种方式能够降解焦化废水当中的污染物，更能够降低能源消耗，其适合应用在浊度低、透光性好的条件之下，也就是对焦化废水进行深度处理的时期效果更加明显。

1.2.4 电化学氧化法

电化学氧化法实际上就是基于电化学反应对焦化废水进行处理的一种方式。基于对污染物的判断，决定是否直接同电极进行电子转移，同时可以把其分成间接氧化法和直接氧化法。其中，直接氧化法的处理成效与质量高，但能源消耗量与成本资金投入量都比较高。间接氧化法在实际应用中，需要使用强氧化剂和污染物进行反应，而这个过程当中会产生二次污染。基于饱和吸附处理方式处理过的活性炭作为粒子电极，制作成三维三相的电极反应器对焦化废水进行处理，其并不会增加能源的消耗量，同时其会比二维电极的有机物去除效率更为良好。当前，主要应用电化学氧化法进行焦化废水处理的电极种类较少，同时既有电极的应用周期比较短，所以，需要对性能更加良好、成本更低的电极进行创新探索与应用，同时要对阳极直接进行氧化分解的方式进行积极探索。

1.2.5 催化湿式氧化法

催化湿式氧化就是基于空气当中的氧，与高压、高温以及催化剂作用之下，对污水当中的有机污染物实施氧化，并且最后转变成为无污染氮气与二氧化碳的一种技术方式[3]。催化湿式氧化法在对焦化废水进行实际处理的时候，其氧化速度更快，处理效果更为良好，不容易出现新的污染物等。需要注意的是，催化湿式氧化法在实际应用中，催化剂的价格非常高，增加了焦化废水的处理成本，同时其需要在温度、压力都降耗的条件之下进行运行，其在工艺设备方面的要求非常严格，也正因为如此，国内很少应用催化湿式氧化法对焦化废水进行处理。

1.3 生物化学法

1.3.1 生物脱氮法

使用生物脱氮法对焦化废水进行处理的方式包含：A/O、A2/O、A2/O2等。其中A/O主要就是基于活性污泥中的硝化菌，于特定条件下把污水当中的氨氮物质转变成NO2，之后基于反硝化菌的处理技术从NO2转变成为亚硝酸盐，让其最终能够转变成无害氨以及游离氮。A2/O处理方式是于上述技术方式缺氧段以前增加厌氧段，这个厌氧段的加入能够把可进行生物降解的一些有机分子转变成为能够进行生物降解的微小分子，对焦化废水可生化性进行有效提升，并且让其反硝化—硝化系统当中的NO2/N含量得以有效降低，对缺氧段的碳源需求量进行全面满足。此项技术当前已经发展得比较成熟。

1.3.2 膜生物反应器

膜生物反应器是基于分离膜与生物处理系统所共同组合形成的一种焦化废水处理技术。此项技术用膜组件替代了二沉池，对污水实际处理当中所占据的空间进行有效降低，同时能够确保污泥的高活性与高浓度。因为污泥负荷并不高，也就能够让污泥量得以有效降低。膜生物反应器在对焦化废水进行实际处理时，处理成效更为理想，所需要的空间也非常小，实际操作非常简单。膜生物反应器技术具有诸多的优点，并且也逐渐 趋于成熟，在美国等许多国家被广泛推广与应用[4]。生物化学法在焦化废水处理的成本较低，且能够获得良好的处理质量与成效，但受功能微生物获取、微生物耐受环境等诸多因素的制约影响，要求相关工作者积极探究具备良好环境耐受力的更多功能性微生物，并且要积极探究生物化学法和其他方式的有效联合，这也是未来生物化学法发展中极为关键的研究方向。

2 目前焦化行业的主流处理工艺

随着国家节能、环保政策的不断升级，已普遍要求实施干熄焦生产，同时要求废水零排放，所以首先要对焦化废水进行净化处理，其次要实现回收自用。为达到这个目标，需要采用多种方法的混合使用。下面介绍一种焦化废水全流程处理回用的混合工艺。

其工艺流程为：预处理＋生化处理(A2/O处理＋A/O处理＋生物流化床＋混凝沉淀处理)＋深度回用处理(多介质过滤器＋超滤＋纳滤＋反渗透)＋浓缩液处理(软化装置＋苦咸水淡化反渗透膜)＋蒸发结晶。

预处理主要由除油池、浮选池、调节池组成，除去废水中的大部分重油、浮油、乳化油，并调节各种废水水量及水质的不均匀性。

生化处理主要由厌氧池、一段缺氧池、一段好氧池、一段沉淀池、二段缺氧池、二段好氧池、二段沉淀池、生物流化床、混凝沉淀池及鼓风机室等设施组成，主要任务是去除废水中的有机污染物、氨氮、氰化物等。在核心设施缺氧池中，利用兼氧菌反硝化反应的作用，将污水中的硝态氮还原为氮气从废水中逸出，达到脱除氨氮的目的。

深度回用处理主要是对生物脱氮处理后污水中的COD、浊度和SS进行进一步的去除。其中过滤处理主要是通过物理方法进一步降低出水中的悬浮物。超滤是以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。纳滤(UF)介于超滤和反渗透之间，是分子级的膜分离技术，具有离子选择性，一价阴离子的盐可以大量渗过膜，对具有多价阴离子的盐的截留率很高。由于Cl-为一价阴离子，纳滤对其基本没有去除作用，因此，约50%的纳滤出水还需要进入反渗透膜进一步处理。反渗透(RO)是以压力为驱动力，利用反渗透膜只能通过水而不能通过溶质的选择性而使溶质与水分离的技术，反渗透产水与50%的纳滤产水混合可以达到回用水的要求。

纳滤、反渗透产生的浓缩液中的COD均为难以生物降解的高分子有机物，需要通过膜浓液处理系统进一步处理。在膜浓液处理系统中先进入高级氧化反应沉淀池通过氧化作用降低废水中的COD同时调整pH值，产生的絮体在沉淀部分进行泥水分离。出水通过锰砂过滤器利用氧化法将低价铁离子等氧化成高价离子，再通过吸附过滤除去。锰砂过滤器出水再通过微介质过滤器、浓液反渗透膜组等装置进一步降低污水中的COD、总悬浮固体、浊度、残余硬度等，出水进入回用水，浓缩液送结晶蒸发装置进一步处理。

浓缩液在结晶装置中经过闪蒸罐、活塞推料离心机、结晶器产生干燥固体，从而完成废水的全流程处理。

3 结语

为完成焦化废水的全流程处理，很多焦化企业与技术机构对焦化废水的联合处理技术措施进行积极探究并实现工业化运行，实现对焦化废水进行有效净化与回用的目标。通过诸多现代化技术的联合应用，使焦化废水净化和回用取得了良好的质量与成效。