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焦化廢水是煤在高溫干餾、煤氣凈化以及副產(chǎn)品回收和精制過(guò)程中產(chǎn)生的一類(lèi)典型工業(yè)廢水，除含有大量氮化物、氰化物、硫氰化物、氟化物等無(wú)機(jī)污染物外，還有高濃度的酚類(lèi)、吡啶、喹啉、多環(huán)芳烴等有機(jī)污染物。受原煤性質(zhì)、煉焦工藝、化工產(chǎn)品回收方式和季節(jié)等因素的影響，在焦炭煉制、煤氣凈化及化工產(chǎn)品回收過(guò)程中焦化廢水的水質(zhì)成分有顯著差異，總體性質(zhì)表現(xiàn)為氨氮、酚類(lèi)及油分濃度高，有毒及抑制性物質(zhì)多，對(duì)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重污染，是一種典型的高濃度、高污染、有毒、難降解的工業(yè)廢水。
隨著國(guó)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(duì)焦化廢水進(jìn)行深度處理，降低焦化廢水中的污染物濃度，提高廢水的循環(huán)利用率變得日益迫切。
一.焦化廢水的來(lái)源和成分
焦化生產(chǎn)過(guò)程中主要產(chǎn)生間接冷卻水、除塵洗滌水和酚氰廢水。間接冷卻水主要包括焦化副產(chǎn)品蒸餾時(shí)冷卻過(guò)程產(chǎn)生的廢水以及苯與焦油精制時(shí)間接加熱產(chǎn)生的廢水。該類(lèi)廢水水溫較高，但不含污染物質(zhì)，可重復(fù)使用或直接排放。除塵洗滌水產(chǎn)生于煉焦煤儲(chǔ)存、運(yùn)輸、破碎和加工過(guò)程中的除塵洗滌，焦?fàn)t裝煤或出焦時(shí)的除塵洗滌，以及焦炭的轉(zhuǎn)運(yùn)、篩分和加工過(guò)程中的除塵洗滌。這類(lèi)廢水主要含有高濃度的懸浮固體(煤屑、焦炭顆粒物)，一般經(jīng)澄清處理后便可重復(fù)使用。酚氰廢水產(chǎn)生于焦油車(chē)間和化工產(chǎn)品回收精制車(chē)間，由于各焦化廠工藝的差別，廢水種類(lèi)也略有差別，主要有粗苯分離液、焦油分離液、蒸氨廢水和脫硫廢液等。
焦化廢水中主要含有氨氮、酚、氰、硫化物及數(shù)百種有機(jī)物，成分復(fù)雜，還含有氰 、無(wú)機(jī)氟離子和氨氮等有毒有害物質(zhì)，污染物色度高，屬較難生化降解的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水。
二.焦化廢水的處理
焦化廢水的處理一般采取預(yù)處理、生物處理和深度處理有效結(jié)合的方式后才能達(dá)標(biāo)排放。
預(yù)處理技術(shù)
焦化廢水在生化處理前一般要進(jìn)行預(yù)處理，通常采用氣浮法或隔油處理，以去除焦油等污染物，避免對(duì)生化系統(tǒng)中微生物的抑制和毒害。當(dāng)焦化廢水中的氨氮含量較高時(shí)，一般增設(shè)蒸氨塔來(lái)實(shí)現(xiàn)氨氮的消減和回收利用。采用溶劑萃取法，在預(yù)處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)焦化廢水中酚類(lèi)物質(zhì)的富集轉(zhuǎn)移。利用Fenton催化氧化法處理好氧曝氣產(chǎn)生的泡沫分離液，能夠?qū)⑵渲械挠卸倦y降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低毒或無(wú)毒的小分子有機(jī)物，使焦化廢水的可生化性明顯改善，該技術(shù)已應(yīng)用到實(shí)際工程中。
預(yù)處理可降低焦化廢水中的酚類(lèi)物質(zhì)、氨氮和焦油的含量，將大分子有機(jī)物氧化成有利于微生物吸收利用的小分子物質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)有用化學(xué)物質(zhì)的回收，確保了后續(xù)生化處理的穩(wěn)定性。
生物處理技術(shù)
生物處理在焦化廢水的處理過(guò)程中一般作為二級(jí)處理單元，并以普通活性污泥法為主。以碳和氮循環(huán)為核心的生物處理技術(shù)對(duì)焦化廢水中的所有污染物都具有較好的去除能力。針對(duì)排放量大、有機(jī)質(zhì)含量高的焦化廢水，生物處理被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的處理方法，可作為焦化廢水處理的主導(dǎo)技術(shù)。焦化廢水含有大量的酚類(lèi)及含氮雜環(huán)化合物，其成分復(fù)雜、可生化性差，單獨(dú)的生化法均難以實(shí)現(xiàn)廢水處理的達(dá)標(biāo)排放。為了解決這些問(wèn)題，一般采用厭氧(水解)和好氧多級(jí)生物反應(yīng)的工藝，以及多種工藝的組合處理。經(jīng)兩級(jí)好氧處理后，COD、酚類(lèi)、硫氰化物、氨氮的去除率可分別達(dá)到90.7%，98.9%，98.6%，99.9%，后續(xù)添加厭氧處理后可達(dá)到99.2%的反硝化率。
國(guó)內(nèi)焦化廢水處理站主要采用A/O工藝，也有部分企業(yè)采用A2/O、A/O2、O/A/O、A/O/H/O、SBR、生物膜等工藝，處理效果略有差異。這些處理工藝主要基于微生物脫氮過(guò)程，在焦化廢水的處理過(guò)程中對(duì)有機(jī)物也表現(xiàn)出明顯的去除效果。在相近的HRT及其他運(yùn)行參數(shù)下，A2/O工藝與A/O工藝有著幾乎一樣的COD和氨氮去除率，但A2/O處理工藝存在產(chǎn)酸階段大分子有機(jī)氮脫除氨基的過(guò)程，能更好地脫除有機(jī)氮，同時(shí)部分難降解物質(zhì)在產(chǎn)酸階段分解為可在好氧段迅速降解的中間產(chǎn)物，故A2/O工藝在焦化廢水的處理中有更好的表現(xiàn)。而對(duì)于A/O2工藝，與A/O工藝相比，可減少25%的需氧量和50%的污泥產(chǎn)量，且能承受較高的氨氮負(fù)荷。
研究發(fā)現(xiàn)，水解過(guò)程能夠?qū)⒋蠓肿佑袡C(jī)物分解為小分子物質(zhì)，從而改善廢水的可生化性。以含有硝基苯、聯(lián)苯和多環(huán)芳烴等有毒物質(zhì)的廢水為研究對(duì)象，采用水解酸化-好氧工藝進(jìn)行處理，對(duì)硝基苯、聯(lián)苯和多環(huán)芳烴的去除率分別為98%，97%，96%，證明此工藝可作為有毒有機(jī)廢水處理的有效方法。
深度處理技術(shù)
深度處理也稱(chēng)三級(jí)處理，是針對(duì)生物出水的進(jìn)一步處理，包括混凝沉淀法、吸附法、生物化學(xué)法、高級(jí)氧化法和膜分離法等，以解決生物出水中殘留的COD和氨氮等污染物難以達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。
1.混凝沉淀法
混凝沉淀法是利用電中和原理對(duì)焦化廢水進(jìn)行處理，具體處理過(guò)程如下：將混凝劑在一定條件下定量投入到焦化廢水中，廢水中的帶電物質(zhì)與混凝劑發(fā)生電中和形成大顆粒膠團(tuán)，而后經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的沉淀使焦化廢水得以?xún)艋幚怼Ｍㄟ^(guò)分析發(fā)現(xiàn)，混凝沉淀法對(duì)焦化廢水色度，COD 等指標(biāo)的有較好的去除效果。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）。
2.吸附法
吸附法處理焦化廢水主要是利用吸附劑為比表面積較大的多孔類(lèi)物質(zhì)，對(duì)大分子有機(jī)物、油類(lèi)物質(zhì)、以及部分固體懸浮物等污染物具有良好的吸附性能，吸附劑在對(duì)焦化廢水吸附處理后經(jīng)過(guò)沉淀得以分離。目前研究的吸附劑有活性炭、粉煤灰、褐煤、膨潤(rùn)土、焦粉、高分子聚合物和吸附樹(shù)脂等。由于活性炭具有獨(dú)特的孔結(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。
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(duì)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(guò)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)，是最具有發(fā)展前景的污水處理和中水回用技術(shù)。
4、高級(jí)氧化法
高級(jí)氧化法是指通過(guò)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。高級(jí)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(wú)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)用較多的高級(jí)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(guò)膜為分離介質(zhì)，通過(guò)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(guò)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(jiǎn)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。近年來(lái)，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.總結(jié)
焦化廢水是復(fù)雜的工業(yè)廢水，焦化廢水的處理是值得研究與需要技術(shù)突破的關(guān)鍵性領(lǐng)域。針對(duì)焦化廢水的水質(zhì)特征和環(huán)境安全，選擇合理的處理工藝，采用簡(jiǎn)便高效的萃取、分離設(shè)備回收其中的高濃度化學(xué)成分，培養(yǎng)適用于焦化廢水的優(yōu)勢(shì)菌種強(qiáng)化生物處理效果，合成廉價(jià)、高效的絮凝劑實(shí)現(xiàn)尾水處理的有效性和安全性，并關(guān)注焦化廢水處理工程排放氣體和固體的二次污染，是焦化廢水污染控制和廠區(qū)清潔生產(chǎn)所需加強(qiáng)之處。
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