焦化废水深度处理研究

焦化废水主要是焦化厂在煤气化、液化、炼焦过程中所产生的废水,此种废水中含有大量的有毒、难降解的有机物是一种较难处理的有机废水。目前主要采用以下方法对焦化废水进行处理:首先利用常规方法对废水进行预处理、然后利用生化方法对预处理废水进行二次处理。

但是,经过上述过程处理后的焦化废水外排水中的氰化物、COD及氨氮含量仍然无法达标。针对焦化废水组成复杂、难于处理、经传统方法处理后无法达标排放这种状况,综合了近几年来国内外有关焦化废水处理方面的大量的研究成果,系统地介绍了焦化废水深度处理过程中所应用的物化方法、氧化方法、膜处理三大类方法的优缺点,列举了当前几种焦化废水回用实例及不足,并指出了焦化废水处理技术今后的发展方向。

焦化废水主要是指在煤炼焦、煤气净化、化工产品回收和化工产品精制过程中产生的废水。由于受原煤性质、产品回收、生产工艺等多种因素的影响，导致废水成分异常复杂。焦化废水中所含有机物主要以酚类化合物为主，其含量达到有机物总量的一半以上，剩余有机化合物主要为含硫、氧、氮的杂环有机化合物以及多环芳香族有机化合物等。

焦化废水以其排放量大、成分复杂、处理困难等特点使焦化废水极难再循环利用或者达标排放。因此，降低焦化废水中的污染物浓度，提高废水的循环利用率是亟待解决的问题。

随着人们环保意识的加强和国家对环保问题的重视，中国环境保护部于2012年6月颁布了《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)，该标准除对废水中主要污染物给出了更为严格的排放标准，而且在原标准基础上增加了苯、苯并芘、多环芳烃以及总氮等化合物的排放指标，该标准同时也对单位产品的排水量做了更为严格的要求，开发研究新型、高效能、低成本的废水处理技术以及对现有技术进行优化改进提高废水处理效果使其能够达标排放是目前亟待解决的问题。

多年以来，虽然前人已做了大量关于焦化废水处理的基础研究工作，但是由于焦化废水排放量大，水中污染物种类多且有些污染物难于生物降解而使得焦化废水处理至今为止仍未有突破性的研究进展。因此研究并开发一种高效能、低成本、处理效果好的废水处理技术以及对现有技术进行优化改进是今后焦化废水处理研究的重点。

本文对废水深度处理过程中所应用的物化方法、氧化方法、膜处理三大类方法进行了分析对比，并列举了当前几种焦化废水回用实例及不足，同时指出了今后焦化废水处理技术的发展方向。

1 焦化废水深度处理技术

1.1 物理化学法

1.1.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法是利用电中和原理对焦化废水进行处理，具体处理过程如下：将混凝剂在一定条件下定量投入到焦化废水中，废水中的带电物质与混凝剂发生电中和形成大颗粒胶团，而后经过进一步的沉淀使焦化废水得以净化处理。

卢建杭、王红斌等开发出了针对上海宝钢集团下属焦化厂焦化废水专用的混凝剂——M180，用于处理上海宝钢焦化厂 A/O 生化池出水，通过实验发现在 pH 值为 6.0～6.5、混凝剂投加量为 300mg/L时，专用混凝剂对焦化废水的 COD、色度、CN等指标有良好的处理效果，并且在实验过程中还发现进水水质的波动对专用混凝剂处理效能的影响很小。

周静和李素芹研制出了一种新型的复合絮凝剂——PFASSB，并将其与 PFS、PAC 和 PFAC 进行对比研究，考察了 PFS、PAC、PFAC 以及新型新型絮凝剂 PFASSB 对焦化废水 COD、浊度等的处理效果。

通过实验结果发现，在相同的条件下新型复合絮凝剂对焦化废水的处理效果明显优于 PAC、PFS和 PFAC，并且新型絮凝剂的用量明显比其他絮凝剂的用量低；当废水 PH 为 8，新型絮凝剂投加量在 10 mg/L 时，经过絮凝处理后的出水 SS<70 mg/L，CODcr<150 mg/L。

郑义、张琢等研究对比了硫酸铝、聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺对焦化厂生化池出水的处理效果，并将其组合搭配，考察了它们联合处理焦化废水的能力。通过实验发现，将聚合硫酸铁与聚丙烯酰胺组合处理焦化废水，处理效果明显优于各混凝剂单独使用时的处理效果；当 pH 为 5，投加量为聚合硫酸铁 40 mg/L、聚丙烯酰胺 6 mg/L 时，组合混凝剂对焦化废水处理效果最佳，此时处理后废水出水色度为 70 倍，COD 为 68 mg/L，去除率分别达到了73.08%、62.22%。

通过以上分析发现，混凝沉淀法对焦化废水色度，COD 等指标的去除效果较好，处理后的焦化废水可实现达标排放。但是，使用混凝沉淀法对焦化废水进行深度处理的过程中会产生大量的固体沉渣，而且这种固体沉淀物较难处理会对环境造成新的污染，并且采用混凝沉淀的方法处理焦化废水需要对沉淀池入水以及出水调节 pH 值，而且混凝剂需要人工投加操作较为复杂，经过处理后的废水只能外排无法实现达标回用。

1.1.2 吸附法

吸附法处理焦化废水主要是利用吸附剂为比表面积较大的多孔类物质，对大分子有机物、油类物质、以及部分固体悬浮物等污染物具有良好的吸附性能，吸附剂在对焦化废水吸附处理后经过沉淀得以分离。

周静、李素芹等采用粉煤灰作为吸附剂，对焦化废水生化出水中的氨氮进行深度处理，通过实验对药剂投加量、pH 值、吸附时间三个主要影响因素进行了考察。实验结果表明：当废水 pH 为 5，粉煤灰投加量为 150 g/L、生石灰投加量为 2.5 g/L，吸附时间为 1 h 时，焦化废水中的氨氮含量由 77.67 mg/L降到了 25 mg/L 以下，氨氮去除率达到 70%以上。

王红梅、郑振晖利用改性膨润土对焦化废水生化出水进行深度处理。通过实验结果发现：当焦化废水 pH 在8.0～10.0，改性膨润土投加量为 1 200～1 500 mg/L 时，焦化废水脱色率达到 65％以上，氰化物、CODcr的去除率也分别达到了31％和26.5％。

孙宝东、马雁林对南京钢铁联合有限公司的两座焦化废水处理站进行技术改进，通过在原处理站基础上增加活性炭过滤装置，并对原有的操作方法进行改进。通过活性炭过滤装置改进后，南京钢铁联合有限公司焦化废水处理站出水由原来的国家二级标准提升到了国家一级排放标准，并且通过改进操作方法使废水处理站的运行成本得以降低，活性炭的使用寿命得以延长。

李茂、韩永忠等采用树脂吸附和 Fenton 氧化的组合工艺处理高浓度的焦化废水。通过实验发现：当吸附树脂与 Fenton 试剂在最佳的工作条件下时，焦化废水中酚类有机化合物去除率几乎可达100%，COD 的去除率达到 74.82%，并且经过树脂吸附和Fenton氧化的组合工艺处理过的高浓度焦化废水可生化性也有很大的提高。

张昌鸣等利用粉煤灰作为吸附剂对山西焦化集团有限公司下属焦化厂的焦化废水生化出水进行深度处理。当粉煤灰用量为 17.47 g/L 时，焦化废水处理效果较好，除氨氮含量偏高外废水中 COD、色度、油、硫化物、氰化物、挥发酚等污染物含量均达到国家排放标准。吸附后的粉煤灰可以烧砖或筑路进行再利用。采用粉煤灰吸附处理焦化废水，体现了以废治废的环保理念。

1.1.3 化学沉淀法

采用化学沉淀的方法不仅使废水中氨氮含量达到了国家的排放标准，同时也间接的提高了废水的可生化性。但是，目前化学沉淀的方法处理焦化废水的研究较少，技术还不成熟无法实现工业化

应用。

1.2 氧化法

1.2.1 Fenton 氧化法

Fenton 试剂通过将焦化废水中难降解大分子有机物氧化分解成小分子有机物，降低了焦化废水的COD 值和色度，同时在一定程度上提高了焦化废水的可生化性，使焦化废水得到较好的处理。

1.2.2 臭氧氧化法

臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性以及极强的氧化活性，臭氧可将焦化废水中的大分子有机物等物质氧化分解。臭氧氧化技术具有氧化能力强、反应速度快、处理效率高、不受温度影响、不产生污泥等特点。

近年来，随着国家对环保问题的的日益重视以及国民环保意识的不断提高，废水的排放标准也变得更为严格。各国学者经过不断的探索研究出了一些新的焦化废水处理技术，如：电化学氧化技术、光催化氧化技术、膜技术等。

这些技术对焦化废水中的污染物处理的较为彻底且不会产生二次污染，但是这些技术投资成本和运行成本较高并且很多仍处于理论研究和实验室研究阶段，较难实现大规模工业化应用。因此在深人研究焦化废水先进处理技术的同时，我们也应该充分发掘现有技术的优点，对现有技术进行优化改良提高其处理效能。

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