简要介绍焦化废水的性质及其处理方法

摘 要 焦化废水所含污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，具有有机污染物种类多、浓度高、毒性大、氨氮浓度高、色度深等特点。本文简单介绍了焦化废水的性质及一些常用的处理方法

关键词：焦化废水 处理方法

1.1 焦化废水水质

焦化废水是煤在高温干馏、煤气净化以及化工产品精制过程中所产生的废水，其来源主要有两个方面：一是剩余氨水，约占焦化废水总量的一半以上，它是炼焦及煤气冷却过程中产生的废水；二是工艺过程中产生的废水，主要是来自煤气净化和化产品精制过程中产生的分离水，如煤气终冷水和粗苯分离水等，这些水的数量与工艺配置及操作管理有关。焦化废水中含有大量的酚、氰、苯、氨氮，还有少量的如吲哚、萘、茚等，这些有毒物质必须经过妥善处理达标后，才能允许外排。

焦化废水中的NH3-N是一种不稳定的物质，在微生物作用下发生硝化反 应，生成NO2-、NO3-。NO2-是一种致癌物质，并可引起胎儿畸形；NO3-会破坏血液结合氧的能力，若饮用NH3-N含量超过10mg∕L的水会引起高铁血红蛋白症，甚至发生窒息现象。大量的氨氮排入水体会造成水体富营养化，其中一些藻类蛋白质毒素可富集在水产生物体内，并通过食物链使人中毒。

焦化废水中的酚类物质会引起蛋白质变性沉淀，对生物细胞直接产生毒害作用，使生物细胞失去活力、蛋白质凝固，引起深部组织损伤、坏死。而多环与杂环类化合物多数也可致癌。

1.2 焦化废水常用处理工艺

目前焦化废水一般按常规方法进行预处理，然后进行生物脱酚二次处理。但是，焦化废水经上述处理后，外排废水中氰化物、COD及氨氮等指标仍然很难达标。近年来国内外学者开展了大量的研究工作，找到了许多比较有效的焦化废水治理技术。这些方法大致分为生物法、化学法、物化法和循环利用等四类。

1.2.1 生物处理法

生物处理法是利用微生物氧化分解废水中有机物的方法，常作为焦化废水处理系统中的二级处理。目前，活性污泥法是一种应用最广泛的焦化废水好氧生物处理技术。这种方法是让生物絮凝体及活性污泥与废水中的有机物充分接触，溶解性的有机物被细胞所吸收和吸附，并最终氧化为最终产物（主要是CO2）。非溶解性有机物先被转化为溶解性有机物，然后被代谢和利用。但是采用该技术，出水中的CODCr、BOD5、NH3-N等污染物指标均难于达标，特别是对NH3-N污染物，几乎没有降解作用。近年来，人们从微生物、反应器及工艺流程几方面着手，研究开发了生物强化技术：生物流化床，固定化生物处理技术及生物脱氮技术等。这些技术的发展使得大多数有机物质实现了生物降解处理，出水水质得到了很大改善，使得生物处理技术成为一项很有发展前景的废水处理技术。

1.2.2 化学处理法

（1）催化湿式氧化技术

催化湿式氧化技术是在高温、高压条件下，在催化剂作用下，用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化，最终转化为无害物质N2和CO2排放。该技术的研究始于20世纪70年代，是在Zimmerman的湿式氧化技术的基础上发展起来的。在我国，鞍山焦化材料耐火设计院与中科院大连物化所合作，曾经成功地研制出双组分的高活性催化剂，对高浓度的含氨氮和有机物的焦化废水具有极佳的处理效果。

湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等优点。

（2）焚烧法

焚烧法治理废水始于20世纪50年代。该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中，使水雾完全汽化，让废水中的有机物在炉内氧化，分解成为完全燃烧产物CO2和H2O及少许无机物灰分。

焦化废水中含有大量NH3-N物质，NH3在燃烧中有NO生成，NO的生成会不会造成二次污染是采用焚烧法处理焦化废水的一个敏感问题。杨元林等通过研究发现，NH3在非催化氧化条件下主要生成物是N2，不会产生高浓度NO造成二次污染。从而说明，焚烧处理工艺对于处理焦化厂高浓度废水是一种切实可行的处理方法。

（3）臭氧氧化法

臭氧是一种强氧化剂，能与废水中大多数有机物、微生物迅速反应，可除去废水中的酚、氰等污染物，并降低其COD、BOD值，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。

臭氧的强氧化性可将废水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解为氧，不会造成二次污染，操作管理简单方便。在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化废水。

（4）等离子体处理技术

等离子体技术是利用高压毫微秒脉冲放电所产生的高能电子（5～20eV）、紫外线等多效应综合作用，降解废水中的有机物质。等离子体处理技术是一种高效、低能耗、使用范围广、处理量大的新型环保技术，目前还处于研究阶段。有研究表明，经等离子体处理的焦化废水，有机物大分子被破坏成小分子，可生物降解性大大提高，再经活性污泥法处理，出水的酚、氰、COD指标均有大幅下降，具有发展前景。其他的化学处理方法还有光催化氧化法、电化学氧化技术、化学混凝法等。

1.2.3 物理化学法

（1）吸附法

吸附法就是采用吸附剂除去污染物的方法。

活性炭由于具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，是最常用的一种吸附剂。活性炭吸附法适用于废水的深度处理。但是，由于活性炭再生系统操作难度大，装置运行费用高，在焦化废水处理中未得到推广使用。上海宝钢曾于1981年从日本引进了焦化酚氰废水三级处理工艺，但在二期工程中没有再建第三级活性炭吸附装置，以上所述就是原因之一。

（2）利用烟道气处理焦化废水

由冶金工业部建筑研究总院和北京国纬达环保公司合作研制开发的“烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水的方法”已获得国家专利。该技术将焦化剩余氨水去除焦油和SS后，输入烟道废气中进行充分的物理化学反应，烟道气的热量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨气与烟道气中的SO2反应生成硫铵。

该方法以废治废，投资省，占地少，运行费用低，处理效果好，环境效益十分显著，是一项十分值得推广的方法。

1.2.4 生物化学法

目前物化法主要被用作生物处理的预处理或后续处理。生化法则是可以在单一的生物处理系统中去除多种污染物，而且操作简单，运行费用也比物化法要低的多，因此生化处理方法一直是焦化废水处理的主要手段。

主要有SBR工艺、硝化和反硝化工艺等。

（1）SBR工艺

SBR工艺是一种新近发展起来的新型处理焦化废水的工艺，即为序批式好氧生物处理工艺，其去除有机物的机理在于充氧时与普通活性污泥法相同，不同点是其在运行时，进水、反应、沉淀、排水及空载5个工序，依次在一个反应池中周期性运行，所以该法不需要专门设置二沉池和污泥回流系统，系统自动运行及污泥培养、驯化均比较容易。该法处理焦化废水有着独有的优势：一是不要空间分割，时序上就能创造出缺氧和好氧的环境，即具有A/O2的功能，十分有利于氨氮和COD的去除；二是该法的沉淀是一种静止的沉淀，对焦化废水这种污泥沉淀性能不好的废水，固液分离效果非常明显；三是该法可以省去二沉池，其占地面积相对要小一些。

（2）硝化和反硝化工艺

硝化和反硝化工艺典型即A/O法（包括A2/O、A/O2、A2/O2法），该法在国内焦化厂实际应用的时间虽然还不算很长，但从已运行的厂家来看，其处理效果还是比较好的。只要精心设计、操作得当，出水水质是可以满足排放标准要求的。

以A2/O介绍为例：

该工艺将预处理后的废水依次经过厌氧、缺氧和好氧三个过程，其特点是在一般A/O工艺的基础上增加厌氧段，厌氧过程是一种复杂的微生物化学过程，它依靠厌氧菌把废水中难以生物降解的有机物进行酸化、水解来改善污水的可生化性。以便提高缺氧/好氧的处理效率。好氧过程主要在好氧池中发生硝化反应，在此完成含氨氮废水的硝化过程。硝化菌为自养好氧菌，在好氧条件下，将废水中NH3-N氧化为NO3--N。缺氧过程主要在缺氧池中发生反硝化反应，此阶段主要完成生物脱氮.该工艺是目前国内处理焦化废水较先进的生物脱氮工艺。