焦化废水处理工艺

　　焦化废水是一种典型的有毒难降解有机废水。焦化废水主要来自焦炉煤气初冷和焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝废水。

　　特征：焦化废水中污染物浓度高，难于降解，由于焦化废水中氮的存在，致使生物净化所需的氮源过剩，给处理达标带来较大困难；

　　废水排放量大，每吨焦用水量大于2.5t；

　　废水危害大，焦化废水中多环芳烃不但难以降解，而且通常还是强致癌物质，对环境造成严重污染的同时也直接威胁到人类健康。

　　工艺流程

　　扩建工程包括原有系统改造及新建两部分。根据焦化废水处理的成果，结合原有的废水处理工艺，新扩改工程采用A1－A2－O生物膜工艺。

　　尽量不改变已有废水处理设施的功能和结构，充分利用已有废水处理构筑物的处理能力，对老系统进行改造，在原有的A/O系统基础上增加一个厌氧酸化池，即改为A1－A2－O生化系统。新建一套A1－A2－O生化系统，两套系统各承担一半的处理水量。

　　流程说明

　　（1）从各车间出来的生产废水及生活污水统一进入调节池，调节池的主要作用是均衡废水的水质和水量，保证后续生化处理设施运行的稳定性。由于废水的含磷量极少，故在调节池中加入磷营养盐，提供微生物所需的营养。

　　（2）调节池出来的废水由两台泵分别提升至新老两套A1－A2－O生化系统，在生化处理系统中，废水的降解过程如下：

　　a.焦化废水首先进入厌氧酸化段。在该段，废水中的苯酚、二甲酚以及喹啉、异喹啉、吲哚、吡啶等杂环化合物得到了较大的转化或去除，厌氧酸化段的设置对于复杂有机物的转化与去除是十分有利的。因此，废水经过厌氧酸化段后水质得到了很好的改善，废水的可生化性较原水有所提高，为后续反硝化段提供了较为有效的碳源。

　　b.在缺氧段进行的主要是反硝化反应，从酸化段出来的废水进入缺氧段，同时好氧段处理后的出水也部分回流至缺氧段，为缺氧段提供硝态氮。另外，由于焦化废水中所含反硝化碳源不足，需在缺氧池中加入甲醇作为补充碳源。经过缺氧段的处理，硝态氮被转化为氮气，达到脱氮的目的。同时，废水中的大部分有机物得到了去除，使废水以较低的COD进入好氧段，这对于好氧段进行的硝化反应是十分有利的。

　　c.废水经过缺氧段的处理后进入好氧段。在好氧段，由于废水中所含氨氮较高而COD较低。因此，在这里进行的主要是硝化反应，在好氧段需投加纯碱溶液提供硝化反应所需的碱度。废水经过好氧段的处理后，氨氮基本可全部转化为硝酸盐氮（硝酸盐氮通过回流至缺氧段，在缺氧段最终转化为氮气后得到有效脱氮），同时，有机物得到进一步的降解，使最终出水COD达标。

　　（3）废水经生化系统处理出来后，经过混凝沉淀池进行泥水分离，在混凝部分投加聚铁，以增加沉淀部分污泥的沉淀性能，并且进一步降低出水COD。

　　（4）从二沉池排出的剩余污泥定时排至污泥浓缩池进行浓缩稳定处理，浓缩池上清液回流至调节池再次进行处理，浓缩池污泥排入污泥贮池中，定时由污泥脱水机进行脱水处理。脱水前需加入PAM与污泥进行絮凝反应，提高污泥脱水效率。

　　工艺条件

　　（1）控制进水水质水量

　　根据焦化废水主要来源水质水量的原始统计数据，以及设计方案的规定，进入污水处理系统的废水水质水量必须达到设计要求

　　（2）废水预处理

　　为降低后续生化处理负荷，减轻有毒物质的冲击负荷，同时为稳定后续生化处理效果，利于操作管理，废水进入系统以前需进行预处理。

　　a.控制进水COD含量进水COD波动过大，会对系统运行带来很大冲击。因此，根据设计要求应严格控制进水COD在设计要求范围内。

　　b.控制进水水温

　　来自老厂区的终冷废水、蒸氨废水和5#、6#焦炉蒸氨废水因水温很高，需经板式冷凝器及雾化冷却器冷却到38℃以下再排入调节池。

　　c.控制进水中油类含量

　　煤气冷凝废水及各处清浊分流的浊水经重力隔油、气浮除油处理（含油低于30mg/L），使含油量低于影响微生物正常生长的浓度后，再排入调节池。

　　c.降低氨氮

　　部分蒸氨废水先通过固定氨分解装置，将其氨氮浓度由800mg/L降低到250mg/L后，排入调节池。

　　d.降低灰分

　　焦化废水的来源

　　焦化废水是由原煤的高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的。废水成分复杂，其水质随原煤组成和炼焦工艺而变化。核磁共振色谱图中显示：焦化废水中含有数十种无机和有机化合物。其中无机化合物主要是大量氨盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等，有机化合物除酚类外，还有单环及多环的芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物等。总之，焦化废水污染严重，是工业废水排放中一个突出的环境问题。

　　《污水综合排放标准》（GB8978－96）对焦化废水新改扩建项目要求：NH3-N≤15mg/L，COD≤100mg/L。过去，国内外去除焦化废水中的NH3-N和COD主要采用生化法，其中以普通活性污泥法为主，该方法可有效去除焦化废水中酚、氰类物质，但对于难降解有机物和NH3-N去除效果较差，难以达标排放。难降解有机物的处理已引起国内外有关学者的高度重视，许多学者对难降解有机物进行了大量研究，同时改进了焦化废水中NH3-N脱除工艺，提出了许多切实可行的处理设施和技术，使出水COD和NH3-N浓度大大降低。本文将介绍几种先进有效的焦化废水的处理技术。

　　1焦化废水的预处理技术

　　去除焦化废水中的有机物主要采用生物处理法，但其中部分有机物不易生物降解，需要采用适当的预处理技术。常用的预处理方法是厌氧酸化法。

　　厌氧酸化法是一种介于厌氧和好氧之间的工艺，其作用机理是通过厌氧微生物水解和酸化作用使难降解有机物的化学结构发生变化，生成易降解物质。厌氧微生物对于杂环化合物和多环芳烃中环的裂解，具有不同于好氧微生物的代谢过程，其裂解为还原性裂解和非还原性裂解。厌氧微生物体内具有易于诱导、较为多样化的健全开环酶体系，使杂环化合物和多环芳烃易于开环裂解。焦化废水中存在较多的易降解有机物，可以作为厌氧酸化预处理中微生物生长代谢的初级能源和碳源，满足了厌氧微生物降解难降解有机物的共基质营养条件。焦化废水经厌氧酸化预处理后，可以提高难降解有机物的好氧生物降解性能，为后续的好氧生物处理创造良好条件[1]。赵建夫等[2]将水解一酸化作为焦化废水预处理工艺，废水经6h水解一酸化，12h好氧生化处理，COD去除率达91％，比传统的生化处理法提高了近40％。

　　2焦化废水的二级处理技术

　　焦化废水经预处理后，废水的可生化性得到了提高，但其中难降解有机物不能彻底分解为CO2和H2O，必须进行二级处理。焦化废水的二级处理方法很多，有生物化学法、物理法、化学法以及物理化学法等。目前，效果较好的二级处理技术主要有以下几种。

　　2.1催化湿式氧化技术

　　催化湿式氧化技术是80年代国际上发展起来的一种治理高浓度有机废水的新技术，是在一定温度、压力下，在催化剂作用下，经空气氧化使污水中的有机物、氨分别氧化分解成CO2、H2O及N2等无害物质，达到净化目的。其特点是净化效率高，流程简单，占地面积少。杜鸿章等研制出适合处理焦化厂蒸氨、脱酚前浓焦化污水的湿式氧化催化剂，该催化剂活性高，耐酸、碱腐蚀，稳定性高，适用于工业应用，对CODcr及NH3-N的去除率分别为99.5％及99.9％；而且，经催化湿式氧化法治理焦化废水小试结果估算，治理费用与生化法相近，但处理后的水质远优于生化法。从技术、经济指标、环境效益分析采用催化湿式氧化法治理焦化废水经济可行。

　　2.2生物强化技术

　　生物强化技术是指在生物处理体系中投加具有特定功能的微生物来改善原有处理体系的处理效果。投加的微生物可以来源于原有的处理体系，经过驯化、富集、筛选、培养达到一定数量后投加，也可以是原来不存在的外源微生物。实际应用中这两种方法都有采用，主要取决于原有处理体系中的微生物组成及所处的环境[5]。这一技术可以充分发挥微生物的潜力，改善难降解有机物生物处理效果[6-7]。Selvaratnam等[8]通过在活性污泥中投加苯酚降解菌PsendomonasPvotidaATCC11172，提高了苯酚的去除率，系统在40d内一直保持在95％－100％的苯酚去除率，而没有进行生物强化的对照组中苯酚去除率开始很高，但很快降到40％左右。

　　2.3纷顿试剂技术

　　纷顿试剂对有机分子的破坏是非常有效的，其实质是二价铁离子和过氧化氢之间的链反应催化生成·OH自由基，三价铁离子催化剂（称纷顿类试剂）也能激发这个反应，这两个反应生成的·OH自由基能有效地氧化各种有毒的和难处理的有机化合物；或者采用紫外灯作为辐射能源放射紫外线进入废水，当过氧化氢被紫外光激活后，反应产物是一个高反应性的·OH自由基，这个·OH基团迅速引发氧化链反应，最终有机化合物被分解为CO2和H2O。K.Banerjeek等经实验证明：采用过氧化氢添加铁盐和同时采用紫外光、过氧化氢和催化剂的两个处理过程都能有效地减少焦化废水中COD浓度。

　　2.4固定化细胞技术

　　固定化细胞（简称IMC）技术是通过采用化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内，使其保持活性并可反复利用的方法。制备固定化细胞可采用吸附法、共价结合法、交联法、包埋法等。固定化细胞技术充分发挥了高效菌种或遗传工程菌在降解有机物治理中的降解潜力，该技术特点是细胞密度高，反应迅速，微生物流失少，产物分离容易，反应过程控制较容易，污泥产生量少，可去除氮和高浓度有机物或某些难降解物质[10]。

　　Amanda等[11]以PVA－H3BO3包埋法固定化假单孢菌Psendomonas，在流化反应器中连续运行2周，进水酚浓度从250mg/L逐渐提高到1300mg/L，出水酚浓度均为0。

　　2.5三相气提升循环流化床

　　蔡建安[12]经实验研究证明：用三相气提升内循环流化床反应器（AZLR）处理焦化废水比活性污泥法效果好，其处理负荷高，COD进水负荷为13kg/(d·m3)，COD去除的容积负荷可达7kg/(d·m3)。它对酚、氰等污染物的耐受力强，去除效果好，并具有较低的曝气能耗，其COD去除率为54.4％～76％，酚的去除率为95％～99.2％，氰去除率为95％～99.2％。

　　2.6缺氧－好氧－接触氧化法

　　该工艺在缺氧过程溶解氧控制在0.5mg/L以下，兼性脱氮菌利用进水中的COD作为氢供给体，将好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原生成氨气排入大气，同时利用厌氧生物处理反应过程中的产酸过程，把一些复杂的大分子稠环化合物分解成低分子有机物。在好氧过程溶解氧在3～6mg/L范围内，先由好氧池中的碳化菌降解易降解的含碳化合物，再由亚硝酸盐菌和硝酸盐菌氧化氨氮；在接触氧化过程溶解氧控制在2～4mg/L，能够进一步降解难降解有机物，脱除氨氮、磷，对水质起关键作用。山西省临汾市煤气化公司采用这一工艺，出水水质由处理前COD3000mg/L、氨氮650mg/L、酚250mg/L，经处理后分别变为140mg/L、230mg/L、0.9mg/L，基本接近《污水综合排放标准》。

　　3焦化废水深度处理技术

　　焦化废水二级出水中COD和NH3-N常常超标，应进行三级处理。许多学者已研究出了一些三级处理方法，如化学氧化法、折点加氯法、絮凝沉淀辅以加氯法、吸附过滤辅以离子交换法等，但由于经济和技术的原因，这些方法均处于试验阶段，目前较为经济可行的三级处理方法主要有以下两种。

　　3.1氧化塘深度处理法

　　氧化塘深度处理焦化废水简单易行，处理效果好，能耗低，易管理，费用低。COD进水浓度在250－400mg/L范围内，该方法对COD处理效果较为理想。氧化塘对低浓度焦化废水进行处理的适宜pH值为6－8，最佳pH值为7；适宜温度范围为25－35℃，最佳温度为35℃。如果投加生活污水于焦化废水中，其COD和NH3-N去除率都可得到提高。藻类吸收作用是焦化废水氧化塘脱除NH3-N的主要途径，硝化反应是焦化废水NH3-N转化的重要反应。吴红伟等经试验证明，采用氧化塘深度处理焦化废水，COD、NH3-N均可达标排放。

　　3.2粉煤灰吸附法

　　X光衍射仪测定结果表明：粉煤灰主要成分是SiO2、Al2SO5、NaAlSiO4等，将粉煤灰作为吸附剂深度处理焦化废水，脱色效果好，对CODcr、挥发酚、油等去除效果好，费用低廉。张兆春[15]等研究表明腐植酸类物质－长焰煤作为吸附剂对焦化废水中化学耗氧物质具有较快的吸附速率以及可观的吸附容量，可以对焦化废水进行深度处理。山西焦化厂采用生化－粉煤灰深度处理焦化废水的工艺技术，经处理后，除氨氮偏高外，CODcr、挥发酚、硫化物、氰化物、BOD5等污染物浓度均低于国家规定的允许排放标准，处理后的水60％被回用。

　　4结束语

　　深入研究焦化废水的先进处理技术，既是当前经济建设面临的现实问题，也是将来进行技术攻关的重点，我们应该寻求既高效又经济的处理技术，改善环境质量，实现水资源的循环利用。

　　焦化废水处理用什么药剂好

　　聚硅酸盐是一类新型无机高分子复合絮凝剂，是在聚硅酸(即活化硅酸)及传统的铝盐、铁盐等絮凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物，这类絮凝剂同时具有电中和及吸附架桥作用，絮凝效果好，且易于制备，价格便宜，处理焦化废水有显著的效果。