焦化廢水深度處理及研究現(xiàn)狀分析

    焦化廢水是一種高濃度、高污染的有機(jī)廢水，其毒性大，可生物降解性差，是鋼鐵工業(yè)難處理的一類廢水。目前鋼鐵企業(yè)普遍采用預(yù)處理+生化處理+混凝沉淀處理工藝，出水多回用于濕法熄焦、煤場散水等對水質(zhì)要求不高的用戶。隨著國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格以及水資源的日益緊張，對焦化廢水深度處理并回用于鋼鐵生產(chǎn)變得日益迫切。

    焦化廢水主要是指在煤煉焦、煤氣凈化、化工產(chǎn)品回收和化工產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的廢水。由于受原煤性質(zhì)、產(chǎn)品回收、生產(chǎn)工藝等多種因素的影響，導(dǎo)致廢水成分異常復(fù)雜。焦化廢水中所含有機(jī)物主要以酚類化合物為主，其含量達(dá)到有機(jī)物總量的一半以上，剩余有機(jī)化合物主要為含硫、氧、氮的雜環(huán)有機(jī)化合物以及多環(huán)芳香族有機(jī)化合物等。焦化廢水以其排放量大、成分復(fù)雜、處理困難等特點(diǎn)使焦化廢水極難再循環(huán)利用或者達(dá)標(biāo)排放。因此，降低焦化廢水中的污染物濃度，提高廢水的循環(huán)利用率是亟待解決的問題。

    一、慨述

    焦化廢水是煤高溫干餾、煤氣凈化以及化工產(chǎn)品精制過程中所產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水。其組成十分復(fù)雜，含有酚、苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機(jī)污染物，還含有青化物、硫化物和氨氮等有毒有害物質(zhì)，廢水色度高。

    處理前焦化廢水的COD濃度在3000～5000mg/L，氨氮濃度在300～500mg/L，由此可見，焦化廢水是一種典型的高污染、有毒、難降解的工業(yè)廢水。

    目前，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)采用預(yù)處理重力除油、浮選除油、污水調(diào)節(jié)、生物脫氮處理及后混凝處理等工藝，基本可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。但排放的焦化廢水仍會(huì)對水體產(chǎn)生不利影響，許多企業(yè)開始探索將需外排的廢水經(jīng)深度處理后回用于生產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)焦化廢水不外排。

    另外，焦化廠循環(huán)冷卻水在使用之后，水中的鈣、鎂、氯根、硫酸根等離子，溶解性固體和懸浮物相應(yīng)增加，空氣中污染物如灰塵、雜物、可溶性氣體以及換熱器物料泄露等，均可進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，使焦化廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的設(shè)備和管道腐蝕、結(jié)垢，造成換熱器傳熱效率降低，過水?dāng)嗝鏈p少，甚至是設(shè)備管道腐蝕穿孔

焦化廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中結(jié)垢、腐蝕還與微生物的繁殖息息相關(guān)，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕，而腐蝕產(chǎn)品又引起污垢。因此，要解決焦化廠循環(huán)水系統(tǒng)中的這些問題，還必須進(jìn)行綜合治理。

    二、焦化廢水深度處理技術(shù)

    由于現(xiàn)有的焦化廢水處理工藝很難滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，因此從企業(yè)發(fā)展的長期來看，必須對焦化廢水進(jìn)行深度處理。目前，焦化廢水深度處理技術(shù)主要包括混凝沉淀法、吸附法、生物化學(xué)法、氧化法和膜分離法。

    1、混凝沉淀法。混凝沉淀法是在廢水中加入一定量的混凝劑，使廢水中難以沉淀或過濾的污染物通過物理或化學(xué)作用使其集結(jié)成較大的顆粒，從而達(dá)到分離的目的。常用的混凝劑有聚合硫酸鐵（PFS）、聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。目前研究的重點(diǎn)就是開發(fā)新型復(fù)合混凝劑。如寶鋼焦化廢水采用M180 復(fù)合型混凝劑、邯鋼采用JY-202 復(fù)合型混凝劑后，其處理效果均優(yōu)于PFS 等混凝劑。

    2、吸附法。吸附法是利用多孔性吸附劑的吸附作用，對焦化廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行去除。目前研究的吸附劑有活性炭、粉煤灰、褐煤、膨潤土、焦粉、高分子聚合物和吸附樹脂等。由于活性炭具有*的孔結(jié)構(gòu)和吸附性能，被廣泛地應(yīng)用于焦化廢水深度處理工藝中，如韓國浦項(xiàng)、中國臺灣中鋼和中國寶鋼等。同時(shí)也可以采用多種吸附劑聯(lián)合使用， 如爐渣過濾-樹脂吸附、沸石-活性炭復(fù)合材料吸附等。

    3、生物化學(xué)法。目前用于焦化廢水深度處理的生物化學(xué)法主要有曝氣生物濾池（BAF）和膜生物反應(yīng)器（MBR）。BAF 是一種新型生物膜法， 對有機(jī)污染物和氮、磷等具有較好的去除效果，其特點(diǎn)是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池，具有基建投資少、出水水質(zhì)好、運(yùn)行能耗低、運(yùn)行費(fèi)用省等優(yōu)點(diǎn)。

    MBR 是將膜技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合的一種先進(jìn)的廢水處理方法，主要是先利用生物技術(shù)去除水中可生物降解的有機(jī)污染物，然后利用膜技術(shù)過濾懸浮物和水溶性大分子物質(zhì)，降低水濁度。MBR 具有處理效率高、占地面積小、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，是有發(fā)展前景的污水處理和中水回用技術(shù)。

    4、氧化法。氧化法是指通過不同途徑產(chǎn)生具有高反應(yīng)活性的羥基自由基，再利用其強(qiáng)氧化性將水中的有機(jī)污染物降解，生成小分子物質(zhì)，甚至直接轉(zhuǎn)化為CO2和水。氧化法可以有效去除水中難降解的有機(jī)污染物，具有處理效率高、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。在焦化廢水深度處理領(lǐng)域，研究和應(yīng)用較多的氧化法有Fenton 氧化試劑法、臭氧氧化法、電化學(xué)氧化法、光催化氧化法和超聲波氧化法等。

    5、膜分離法。膜分離法是一種具有巨大潛力和實(shí)用性的廢水處理技術(shù)，其原理是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，通過在膜兩邊施加一個(gè)推動(dòng)力如濃度差、壓力差、電位差等，使廢水中的組分選擇性的透過膜，從而達(dá)到分離凈化的目的。膜分離技術(shù)應(yīng)用于廢水處理具有能耗低、效率高和工藝簡單等特點(diǎn)。目前，應(yīng)用的膜分離技術(shù)主要有微濾、超濾、納濾和反滲透〔9〕。近年來，在焦化廢水深度處理領(lǐng)域，研究與應(yīng)用較多的是超濾-反滲透的雙膜法焦化廢水處理工藝， 經(jīng)超濾-反滲透處理后的焦化廢水， 出水符合工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可回用于凈環(huán)補(bǔ)充水、鍋爐軟水補(bǔ)給水，甚至部分替代新水。

    三、焦化廢水深度處理技術(shù)的研究方向

隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，焦化廢水深度處理技術(shù)將廣泛應(yīng)用于焦化廢水處理領(lǐng)域，其主要研究方向集中于：

    （1）吸附法和混凝沉淀法是目前應(yīng)用較多的焦化廢水深度處理技術(shù)，未來的研究方向是開發(fā)、高選擇性、無二次污染的混凝劑和吸附劑，進(jìn)一步降低處理成本和改善處理效果。

    （2）MBR 法和膜分離法具有處理效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)， 近幾年在國內(nèi)外焦化廢水深度處理中得到了一定的應(yīng)用， 未來將是焦化廢水深度處理領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。對于MBR 法和膜分離法的主要研究方向是開發(fā)低成本的過濾膜。

    （3）氧化法具有處理效率高、氧化速度快、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)， 雖然目前多數(shù)氧化技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段， 存在處理成本高或難以工業(yè)化的問題。但還是在焦化廢水深度處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。未來氧化法的研究重點(diǎn)就是加快推進(jìn)氧化法的工業(yè)化實(shí)施，同時(shí)開發(fā)低成本、率的氧化劑和催化活性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、效率高的催化劑。

    （4）開發(fā)多種焦化廢水深度處理技術(shù)的聯(lián)合工藝也是焦化廢水深度處理領(lǐng)域的研究方向。焦化廢水深度處理技術(shù)雖多， 但單一方法處理效果并不能滿足要求，且各方法都存在著處理成本較高的問題。在實(shí)際應(yīng)用中可以將某些技術(shù)聯(lián)合起來，取長補(bǔ)短。

    目前，針對焦化廢水深度處理的技術(shù)研究很多，但在實(shí)際中，由于投資和運(yùn)行成本高，技術(shù)工業(yè)化不成熟等問題，不能很好的應(yīng)用。因此，一方面進(jìn)一步研究、開發(fā)處理效果好、投資運(yùn)行費(fèi)用低、無二次污染、易于操作管理的新技術(shù)，另一方面將現(xiàn)有方法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，取長補(bǔ)短，找到組合工藝，并*工藝使之能快的工業(yè)化，將是焦化廢水深度處理的發(fā)展方向。目前，人們對焦化廢水深度處理技術(shù)的研究較多，工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程正在逐漸推進(jìn)。對于鋼鐵企業(yè)，將焦化廢水進(jìn)行深度處理，并梯級回用于濕熄焦、原料灑水、燒結(jié)配料、高爐沖渣、轉(zhuǎn)爐燜渣和循環(huán)水補(bǔ)充水，終實(shí)現(xiàn)*，將是其可持續(xù)發(fā)展的必然舉措。