焦化廢水處理綜述姓名：衛(wèi)奇杰學(xué)號(hào)：3120406101摘要：隨著現(xiàn)在工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)生的焦化廢水處理問題越來越引人注意。特別是在我國，現(xiàn)在中國是世界第一焦炭生產(chǎn)大國。焦化廢水處理問題更是尤為重要。焦化廢水一旦超標(biāo)排放，將對(duì)環(huán)境有很大危害。本文綜述了近年來國內(nèi)外焦化廢水的處理方法，分析了現(xiàn)有焦化廢水處理方法存在的問題，并提出焦化廢水處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：預(yù)處理、物理化學(xué)處理法、化學(xué)處理法、生物處理法1前言焦化廢水是煤制焦炭、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的廢水，廢水排放量大，水質(zhì)成分復(fù)雜，除了氨、氰、硫氰根等無機(jī)污染物外，還含有酚、油類、萘、吡啶、喹啉、蒽等雜環(huán)及多環(huán)芳香族化合物（PAHs）。酚類化合物對(duì)一切生物都有毒害作用，可以使細(xì)胞失去活力，使蛋白質(zhì)凝固，引起組織損傷、壞死，直至全身中毒；多環(huán)芳烴不但難以生物降解，通常還是致癌物質(zhì)。因此焦化廢水的大量排放，不但對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時(shí)也直接威脅到人類的健康。[1]焦化廢水一般按常規(guī)方法先進(jìn)行預(yù)處理、然后進(jìn)行生物脫氮二次處理。但是，焦化廢水經(jīng)上述處理后，外排廢水中氰化物、COD及氨氮等仍然很難達(dá)標(biāo)。針對(duì)此種狀況，近年來國內(nèi)外學(xué)者開展了大量的研究，研發(fā)出多種焦化廢水處理技術(shù)。2焦化廢水處理二級(jí)處理技術(shù)2.1物理化學(xué)處理法2.1.1混凝法混凝法的關(guān)鍵在于混凝劑，常見的混凝劑有鋁鹽、鐵鹽、聚鋁、聚鐵和聚丙烯酰胺等。目前國內(nèi)焦化廠家一般采用聚合硫酸鐵[2]。賴鵬等[3]利用Fe2（SO4）3作為混凝劑，對(duì)焦化廢水生化處理出水進(jìn)行深度處理。結(jié)果表明，在Fe2（SO4）3投加量為400mg/L、pH5的條件下，溶解性有機(jī)碳（DOC）去除率達(dá)到40.1%，出水COD<150mg/L，能夠達(dá)到國家的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。吳克明等[4]采用混凝-氣浮法對(duì)焦化廢水的處理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，聚合氯化鋁鐵（PAFC）+聚丙烯酰胺（PAM）處理廢水，生成的礬花大而密實(shí)，沉降速度快，出水色度低，效果較好。DongheePark等[5]用硫酸亞鐵和氯化鐵來去除殘留在經(jīng)前置反硝化工藝處理的出水中氰化物。在加入和沒有加入PAC溶液的兩種情況下進(jìn)行批量試驗(yàn)得到兩種鐵溶液的最佳劑量。結(jié)果表明，硫酸亞鐵溶液可以取代氯化鐵溶液處理廢水中氰化物，尤其是鐵氰化物。2.1.2吸附法吸附法處理成本高，吸附劑再生困難，不利于處理高濃度的廢水，故常用于廢水的深度處理[6]。周靜等[7]利用粉煤灰-石灰體系作吸附劑，對(duì)焦化廢水中氨氮進(jìn)行深度處理。結(jié)果表明，廢水經(jīng)該工藝處理后，水樣中氨氮濃度77.67mg/L降至25mg/L以下，可以達(dá)到國家工業(yè)廢水二級(jí)排放（GB8978-I996）。I.Vazquez[8]分別對(duì)吸附劑顆?；钚蕴亢蜆渲琗AD-2、AP-246和OC-1074進(jìn)行平衡，動(dòng)力學(xué)和柱分析。結(jié)果表明，顆?；钚蕴浚℅AC）呈現(xiàn)最高的吸附容量、最大的吸附參數(shù)和最高的動(dòng)態(tài)能力。2.1.3稀釋和氣提焦化廢水中含有的高濃度氨氮物質(zhì)以及微量高毒性的CN—等對(duì)微生物有抑制作用。因此這些污染物應(yīng)盡可能在生化處理前降低其濃度，通常采用稀釋和氣提的方法。一般情況下，氣提不能使氨氮達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，只能作為預(yù)處理，仍需進(jìn)一步研究。2.1.4煙道氣處理焦化廢水程志久等[9]利用煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法，在江蘇淮鋼集團(tuán)焦化剩余氨水處理工程中獲得成功應(yīng)用。實(shí)踐證明，該方法與常規(guī)的生化法相比，不僅研究思路全新、效果也迥異。它是將廢水中的污染物，主要是有機(jī)污染物以固化狀態(tài)與廢水分離，而廢水中的水分全部汽化，從而實(shí)現(xiàn)了廢水經(jīng)處理后的零排放，并確保煙道氣達(dá)標(biāo)外排。它“以廢治廢”具有投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好的巨大優(yōu)勢(shì)。闊的廢水處理技術(shù)。王真等[19]利用Ti/TiO2-RuO2電極降解焦化廢水，結(jié)果顯示：此電極對(duì)焦化廢水有較好的去除效果。其最佳實(shí)驗(yàn)條件為：電流密35mA/cm2，pH7，電解30min后，COD的去除率為80.2%。BoWang等[20]調(diào)查研究焦化廢水在298K、1atm和臭氧的存在下，以高錳酸鉀為催化劑，高嶺土作為載體進(jìn)行電化學(xué)氧化處理。結(jié)果表明，難降解有機(jī)物的廢水可有效地去除，在pH3的條件下，時(shí)間為80分鐘，COD去除率達(dá)92.5%。2.3生物處理方法2.3.1活性污泥法I.Vazquez等[21]采用垃圾填埋廠的活性污泥進(jìn)行生物降解焦化廢水究。比較了添加與不添加碳酸氫鈉的條件下，COD、酚類化合物和SCN-的去除效果。結(jié)果表明：在兩種情況下，SCN-、COD和苯酚的去除效果相差不大。鞍鋼化工總廠和中冶集團(tuán)建筑研究總院環(huán)保所的研究表明，生物鐵法處理焦化廢水與傳統(tǒng)活性污泥法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可加強(qiáng)曝氣池內(nèi)吸附、生物氣化和凝聚過程，提高有機(jī)物去除率；（2）可改善活性污泥的活性和沉降性能，增加曝氣池內(nèi)污泥的濃度；（3）可承受較大的有機(jī)物沖擊負(fù)荷，抗毒能力較強(qiáng)。LIBing等[22]用厭氧序批式反應(yīng)器（ASBR）來預(yù)處理焦化廢水，結(jié)果表明，在tf/tr為0.5，攪拌強(qiáng)度為0.025L/L和間歇攪拌模式為100s/45min的最佳條件下，有機(jī)負(fù)荷率為0.37~0.54kgCOD（/m3/d）的穩(wěn)定運(yùn)行期間，COD去除率達(dá)到38%~50%。此外，焦化廢水經(jīng)預(yù)處理后，BOD5/COD從0.27提高0.58。2.3.2生物脫氮技術(shù)傳統(tǒng)焦化廢水生物脫氮技術(shù)的發(fā)展大致可分為O-A-O、A-O、A-A-O等工藝。O-A-O工藝雖可達(dá)到預(yù)期的處理效果，但由于占地面積大，投資及操作費(fèi)用高，故未能應(yīng)用于焦化廢水處理的工業(yè)裝置中。A-O法將硝酸鹽，亞硝酸鹽還原為氮?dú)?，達(dá)到氨氮無害化。A-A-O工藝是在A-O法流程前加一個(gè)厭氧段，廢水中難以降解的有機(jī)物通過酸化厭氧作用開環(huán)變?yōu)殒湢罨衔?，鏈長的化合物斷鏈為鏈短的化合物，提高了廢水的可生化性。朱順妮等[23]采用UBF（上流式污泥床過濾器）-BAF（曝氣生物濾池）組合工藝處理焦化廢水。結(jié)果表明：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)對(duì)COD、NH3-N、TN、TOC和揮發(fā)酚的去除率分別為81.5%、96.4%、56.9%、81.8%和99.9%。許睿[24]對(duì)包鋼焦化廠一生化酚氰廢水處理站采用A-A-O工藝處理焦化污水。分析結(jié)果表明，經(jīng)過厭氧水解酸化處理后，廢水B/C值得到了提高，同時(shí)有部分COD得到了降解。并使好氧反應(yīng)去除COD的速率提高到原來的3~6倍，系統(tǒng)最終COD去除率可達(dá)95%以上，NH3-N去除率可達(dá)到90%以上。Y.Qian等[25]通過厭氧酸化，紫外線輻射，以及臭氧進(jìn)行預(yù)處理，然后以A-A-O作為生化處理焦化廢水，處理效果良好。新型生物脫氨氮技術(shù)與傳統(tǒng)脫氨氮技術(shù)的原理不同，它包括全程自養(yǎng)脫氮、短程硝化反硝化脫氮、厭氧氨硫化脫氨氮等方法。這些方法多數(shù)處于試驗(yàn)研究階段，技術(shù)尚不成熟，但它們開辟了廢水生物脫氨氮技術(shù)的新領(lǐng)域。全程自養(yǎng)生物脫氮是在限制DO（1.0mg/L左右），由自養(yǎng)菌完成整個(gè)NH3-N去除過程，不存在明顯的異養(yǎng)反硝化。這種方法無需曝氣，能耗僅為常規(guī)硝化反硝化脫氨氮能耗的1/3~1/2，無需添加有機(jī)碳源進(jìn)行反硝化，處理費(fèi)用大為降低。全程自養(yǎng)脫氮率達(dá)70%左右[26]。短程硝化反硝化又叫亞硝化反亞硝化，其原理是將NH4+氧化控制在亞硝化階段，直接以NO2-作為氫受體進(jìn)行反硝化。實(shí)現(xiàn)亞硝化反亞硝化的關(guān)鍵是尋求抑制硝化菌而不抑制亞硝化菌活性的合適條件，防止生成的NO2-轉(zhuǎn)化成NO3-。同時(shí)或同步硝化與反硝化（SND）是指在一定條件下，硝化與反硝化反應(yīng)發(fā)生在同一處理?xiàng)l件及同一處理空間內(nèi)。近十余年來，在不少污水處理工藝的實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)了SND現(xiàn)象。QIRong等[27]利用同時(shí)硝化和反硝化（SND）固定生物膜混合動(dòng)力系統(tǒng)處理焦化廢水。結(jié)果表明，在這個(gè)系統(tǒng)中COD去除率高于94%，氨氮高于95%。此外，此系統(tǒng)幾乎是不會(huì)受到pH值的影響。進(jìn)一步說明該系統(tǒng)處理焦化廢水是可行的。2.3.3生物強(qiáng)化技術(shù)生物強(qiáng)化技術(shù)能在不擴(kuò)充現(xiàn)有的水處理設(shè)施基礎(chǔ)上，提高其水處理的范圍和能力。針對(duì)目前我國焦化廢水處理現(xiàn)狀，將生物強(qiáng)化技術(shù)與普通生化技術(shù)相結(jié)合是一條比較實(shí)用的思路。DongheePark等[28]為了提高生物去除總氰化物的效率，生物強(qiáng)化技術(shù)處理焦化廢水。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)氰化物降解的酵母菌（土生隱球酵母）和不明確的降解氰化物的微生物，然后將微生物菌體接種入流化床反應(yīng)器。結(jié)果表明：全面的氰化物生物降解的連續(xù)運(yùn)行表明去除率比想象中低。因此，有必要進(jìn)一步研究如何解決全面的生物強(qiáng)化辦法的操作問題。2.3.4生物流化床技術(shù)生物流化床兼有完全混合式活性污泥法接觸所形成的高效率和生物膜法能夠承受負(fù)荷變化沖擊的雙重優(yōu)點(diǎn)，具有良好的處理效果，因此近年在處理難降解有機(jī)廢水方面越來越受到人們的重視。韋朝海等[29]采用自行研制的新型結(jié)構(gòu)生物三相流化床來研究生物處理系統(tǒng)各個(gè)單元結(jié)構(gòu)在焦化廢水處理中的降解特性及耦合關(guān)系。結(jié)果表明，厭氧流化床能有效提高焦化廢水的可生化性，一級(jí)好氧流化床能高效降解有機(jī)污染物，二級(jí)好氧流化床對(duì)NH4+-N平均去除率達(dá)到了89.9%，出水NH4+-N濃度穩(wěn)定在15mg/L以下。生物系統(tǒng)出水經(jīng)過濾混凝沉淀工藝后達(dá)到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13456-1992）中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。2.3.5固定化微生物技術(shù)進(jìn)展固定化微生物技術(shù)目前國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，主要有結(jié)合同定化、交聯(lián)固定化、包埋固定化和自身固定化等幾種方法[30]。徐英[31]應(yīng)用固定化微生物小球技術(shù)結(jié)合厭氧—好氧工藝處理焦化廢水，結(jié)果表明，經(jīng)固定化微生物厭氧酸化24h、好氧曝氣24h后，出水COD為132.1mg/L，氨氮為24mg/L，達(dá)到國家GB8978-1996二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。YongLu等[32]采用木屑為載體固定化白腐菌孢原毛平革菌來生物降解酚類化合物的焦化廢水。固定化真菌對(duì)酚類化合物和COD的去除率明顯高于自由真菌。3焦化廢水處理存在的問題焦化廢水是在煤制焦炭、煤氣凈化和焦化產(chǎn)品回收的過程中所產(chǎn)生的含芳香族化合物與雜環(huán)化合物的典型廢水。焦化廢水是一種很難處理的高濃度有機(jī)廢水。物理化學(xué)處理方法一般是焦化廢水深度處理方法。物理化學(xué)方法對(duì)氨氮等物質(zhì)的去除率較低，單獨(dú)使用，很難使焦化廢水處理達(dá)標(biāo)排放，必須與其他方法相結(jié)合，才能使出水達(dá)標(biāo)。該方法具有操作簡(jiǎn)單，管理方便，運(yùn)行成本相對(duì)較低，但處理設(shè)施占地面積大，土建投資較大，污染物只是從水中轉(zhuǎn)移到污泥中，沒有得到無害化降解，并產(chǎn)生污泥處理問題。深度處理技術(shù)對(duì)設(shè)備要求高，操作復(fù)雜，耗能大，目前在工廠中實(shí)際應(yīng)用很少。化學(xué)處理方法催化劑和絮凝劑等藥劑的價(jià)格較高，處理成本高，并且對(duì)設(shè)備要求嚴(yán)格，設(shè)備投資比較大。生物處理方法是國內(nèi)外處理焦化廢水技術(shù)應(yīng)用最廣泛的方法。主要應(yīng)用于焦化廢水的二級(jí)處理。生物處理方法的稀釋水用量大，處理設(shè)施規(guī)模大，停留時(shí)間長，投資費(fèi)用較高，對(duì)廢水的水質(zhì)條件嚴(yán)格，廢水的pH值、溫度、營養(yǎng)物質(zhì)、有毒物質(zhì)的濃度、進(jìn)水有機(jī)物的濃度、溶解氧量等多種因素都會(huì)影響到細(xì)菌的生長和出水水質(zhì)，對(duì)操作管理提出較高的要求，操作費(fèi)用較高。4結(jié)語與展望焦化廢水治理技術(shù)能否成功應(yīng)用，主要受3個(gè)因素制約：處理效果、投資運(yùn)行費(fèi)用以及是否會(huì)造成二次污染。目前各種處理技術(shù)單獨(dú)使用都不能滿足上面三個(gè)要求，他們各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此需要根據(jù)實(shí)際的處理狀況，對(duì)工藝進(jìn)行選擇和組合取長補(bǔ)短才能找到治理焦化廢水的最佳方法。尋求處理效果良好、運(yùn)行費(fèi)用低和無二次污染的處理技術(shù)。同時(shí)，深入研究焦化廢水的先進(jìn)處理技術(shù)，既是當(dāng)前建設(shè)環(huán)保型社會(huì)面臨的現(xiàn)實(shí)問題，也是將來進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)。尋求既高效又經(jīng)濟(jì)的處理技術(shù)，改善環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用有著現(xiàn)實(shí)意義。【參考文獻(xiàn)】[1]邢廣恩，崔明穩(wěn).焦化廢水的處理方法[J].衡水學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，9（1）：104-106.[2]喬元梅，任艷霞.焦化廢水處理方法綜述[J].過濾與分離，2007，17（3）：46-48.[3]賴鵬，趙華章，倪晉仁.硫酸鐵混凝劑處理焦化廢水A/O工藝出水的研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，2008，28（3）：215-219.[4]吳克明，夏鈞鋒，范志功，等.混凝-氣浮法處理焦化廢水[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2008，34（10）：1-3.[5]DongheePark，DaeSungLee，YoungMoKim，etal.Chemicaltreatmentfortreatingcyanides-containingeffluentfrombiologicalcokeswastewatertreatmentprocess[J].ChemicalEngineeringJournal，2008，143：141-146.[6]藺起梅，楊小紅.焦化廢水處理技術(shù)的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].環(huán)境研究與監(jiān)測(cè)，2006，19（4）：40-43.[7]周靜，李素芹，蒼大強(qiáng)，等.粉煤灰深度處理焦化廢水中氨氮的研究[J].能源環(huán)境保護(hù)，2007，21（6）：30-32.[8]IVazquez，JRodriguez-Iglesias，EMaranon，etal.Removalofresidualphenolsfromcokewastewaterbyadsorption[J].JournalofHazardousMaterials，2007，147（1-2）：395-400.[9]程志久，殷廣瑾，楊麗琴，等.煙道氣處理焦化剩余氨水的研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2000，20（5）：639-641.[10]李東偉，高先萍，藍(lán)天.UV-Fenton試劑處理焦化廢水的研究[J].水處理技術(shù)，2008，34（10）：42-45.[11]劉紅，周志輝，吳克明.Fenton試劑催化氧化-混凝法處理焦化廢水的實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2004，27（2）：71-74.[12]楊元林，周云巍.高濃度焦化廢水處理工藝探討[J].機(jī)械管理開發(fā)，2001，（4）：41-42.[13]劉曉濤，王春艷.焦化廢水處理技術(shù)淺析[J].污染防治技術(shù)，2008，21（3）：8-10.[14]江白茹，張瑜.脈沖放電等離子體處理焦化廢水技術(shù)研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2005，31（1）：61-64.[15]尚重陽，李凱慧，李文亮.高級(jí)氧化技術(shù)在焦化廢水處理中的應(yīng)用研究[J].河南科技，2007，（7）：67-68.[16]MYang，YSun，AHXu，etal.Catalyticwetairoxidationofcoke-plantwastewateronruthenium-basedeggshellcatalystsinabubblingbedreactor[J].BullEnvironContamToxicol，2007，79（1）：66-70.[17]陳新宇，董秀芹，張敏華.焦化廢水在超臨界水中的催化氧化研究[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)，2007，21（6）：1065-1071.[18]E-EChang，Hao-JanHsing，Pen-ChiChiang，etal.Thechemicalandbiologicalcharacteristicsofcoke-ovenwastewaterbyozonation[J].JournalofHazardousMaterials，2008，156（1-3）：560-567.[19]王真，楊勇，王琿，等.電化學(xué)氧化法降解焦化廢水的研究[J].上?；?，2008，33（10）：1-3.[20]BoWang，XinChang，HongzhuMa.Electrochemicaloxidationofrefractoryorganicsinthecokingwastewaterandchemicaloxygendemand（COD）removalunderextremelymildconditions[J].IndEngChemRes，2008，47（21）：8478-8483.[21]IVazquez，JRodr?guez，EMaranon，etal.Simultaneousremovalofphenol，ammoniumandthiocyanatefromcokewastewaterbyaerobicbiodegradation[J].JournalofHazardousMaterials，2006，137（3）：1773-1780.[22]LiBing，SunYing-lan，LiYu-ying.Pretreatmentofcokingwastewaterusinganaerobicsequencingbatchreactor（ASBR）[J].ZhejiangUnivSCI，2005，6B（11）：1115-1123.[23]ShunniZhu，JinrenNi.TreatmentofcokingwastewaterbyaUBF-BAFcombinedprocess[J].JournalofChemicalTechnologyandBiotechnology，2008，83（3）：317-324.[24]許睿.A/A/O生物脫氮工藝在焦化廢水處理中的應(yīng)用[J].包鋼科技，2007，33（6）：68-70.[25]YQian，YWen，HZhang.Efficiencyofpre-treatmentmethodsintheactivatedsludgeremovalofrefractorycompoundsincoke-plantwastewater[J].Wa