冶金工業(yè)焦化廢水的處理應用

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摘要:主要介紹焦化廢水的來源、水質(zhì)特征及處理難點，并以天津天鐵中試實驗為例對臭氧催化氧化技術的應用進行了分析討論，由此提出了焦化廢水的發(fā)展趨勢和展望。

關鍵詞:焦化廢水;臭氧催化氧化;發(fā)展趨勢

1引言

近年來，隨著環(huán)境形勢的愈演愈烈以及能源消耗的增大，人們開始廣泛關注低碳經(jīng)濟發(fā)展模式。在冶金工業(yè)中，鋼鐵工業(yè)廢水的治理成了重中之重［1］。在中國，鋼鐵業(yè)的規(guī)模及發(fā)展勢頭不但已受到世界矚目，作為高能耗、多排放的行業(yè)在全球低碳經(jīng)濟所倡導的節(jié)能減排工作中承擔著重大的責任［2］。鋼鐵行業(yè)焦化廢水的處理，一直是國內(nèi)外廢水處理的難題。由于其生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)方式的不同，導致焦化廢水不但成分復雜，還含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害及難降解的物質(zhì)，且污染物色度較高［3］?，F(xiàn)階段，焦化廢水造成的污染越來越嚴重，是工業(yè)廢水排放中一個突出的環(huán)境問題。本文針對冶金工業(yè)焦化廢水的來源、特點以及處理方法等進行介紹。

2焦化廢水的產(chǎn)生及特點

2．1焦化廢水的產(chǎn)生

焦化廢水主要來源于煉焦、煤氣在高溫干餾、凈化及副產(chǎn)品回收過程中，產(chǎn)生含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴及氧、硫、氮等雜環(huán)化合物的工業(yè)廢水，是一種難降解的有機廢水［4］。焦化廢水中通常含有高濃度的酚、氰化物、硫氰化物和氨氮，同時，還存在著不易生物降解的油類、吲哚、喹啉等雜環(huán)有機化合物［5］。其主要由以下幾個方面構成:一是剩余氨水，是在煤干餾及煤氣冷卻中產(chǎn)生出來的廢水;二是煤氣凈化過程中產(chǎn)生的廢水，例如煤氣終冷水和粗苯分離水等;三是焦油加工、粗苯等精制過程中產(chǎn)生的焦油分離等廢水;四是焦爐煙氣脫硫過程中所產(chǎn)生的脫硫廢液以及其他場合產(chǎn)生的廢水。其中，剩余氨水約占廢水總量的二分之一，這也是氨氮的主要來源［6］。

2．2焦化廢水水質(zhì)特征及處理難點

核磁共振色譜圖中顯示:焦化廢水中不僅含有有機物，還含有數(shù)十種無機物。無機化合物一般以銨鹽的形式存在，例如(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4CN等。有機物以酚類化合物為主，占總有機物的85%左右，主要有苯酚、鄰甲酚、對甲酚及其同系物［7］。在焦化廢水有機物組成中，大部分酚類、苯類化合物在好氧條件下較易生物降解，而吡咯、呋喃、萘、噻吩在厭氧條件下可緩慢生物降解，聯(lián)苯類、吲哚、喹啉類則難以生物降解［8］。這些難以生物降解的雜環(huán)化合物和多環(huán)芳香化合物，其性質(zhì)不但不穩(wěn)定，而且也難以生物降解，數(shù)據(jù)顯示，其通常都具有致癌和致基因突變的作用，對人類和環(huán)境都有很大危害［8］。因此，焦化廢水的處理一直是工業(yè)廢水處理的難點，同時也對有效治理和保護環(huán)境有著非常重要的意義。

3焦化廢水處理及利用的方法

3．1臭氧催化氧化技術

傳統(tǒng)工藝下，焦化廢水處理技術通常有物理化學法、化學方法和生化方法［9］。許多文獻已經(jīng)對此類技術進行了詳細的介紹和論證，目前已應用或報道的方法都存在著運行成本高穩(wěn)定性差、二次污染等問題。然而近年來，臭氧催化氧化技術與生化處理相結合在焦化廢水深度處理中的應用得到了廣泛的認同。本文針對臭氧技術的應用條件和范圍進行論述。臭氧催化氧化技術主要是在中性條件下，對污水進行的深度處理。使用少量臭氧作為氧化劑，將難降解有機物選擇性氧化分解，使處理后的廢水COD、色度、苯并芘等指標達到國家外排標準，氧化劑利用率高達95%以上，效果甚好。然而此技術應用的范圍是有限制的，想要達到好的效果，前序的生化處理工藝顯得尤為重要［10］。

3．2天津天鐵中試實驗數(shù)據(jù)及說明

為了解決天鐵煉焦化工有限公司焦化廢水出水超標問題，于2015年進行實驗，致力于研究臭氧催化氧化技術的應用，使焦化廢水能達到國家排放標準。本實驗分別取了生化進水、二沉池進水、改進后二沉池出水以及改進后混凝出水四個水樣.，原二沉池出水無法達到臭氧工藝的應用范圍，因此即便進行了深度處理工藝，也無法達到排放標準。臭氧工藝通常是應用在混凝后出水后，當COD在150～200mg/L之間時。由此可見，單純依靠混凝和臭氧催化氧化是無法達到預期的處理效果的，要想達到較好的處理效果，前序生化處理工藝的配合顯得尤為重要。

3．3生物強化處理的改進

通常污水處理采用A2O等工藝就行生物脫氮，但由于焦化廢水水質(zhì)的特殊性，我們應在傳統(tǒng)工藝基礎上加以改進。在前期加入水解酸化，將部分難降解的有機物水解為相對容易生物降解的有機物，同時利用相對容易降解有機物共代謝厭氧轉化難降解有機物。在氧化階段，也應當有所改進，可以通過將碳氧化和氨氧化分級并使用生物反應－分離一體式反應器，減少了異養(yǎng)菌和自養(yǎng)菌的競爭抑制作用，同時大幅度提高碳氧化菌和氨氧化菌在反應器中的含量，改進后的二沉池出水效果較好，達到了200mg/L以下的理想值，經(jīng)過臭氧催化氧化COD基本可達到80mg/L以下。由此提高前期處理工藝，以保證后期工藝處理效果。

4焦化廢水發(fā)展展望

隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，冶金工業(yè)廢水的種類和數(shù)量日益增加，對水體造成的污染也日趨嚴重和廣泛，更是威脅了人類的生命安全和健康［11］。在環(huán)境治理方面，工業(yè)廢水的治理比市政污水的處理更為重要。早在19世紀末，工業(yè)廢水就已經(jīng)受到國外的關注，并且在隨后的半個世紀里，各國進行了大量的試驗研究和生產(chǎn)實踐［12］?？墒怯捎谝苯鸸I(yè)廢水的復雜性，成分及性質(zhì)的多變性，因此至今仍有一些世界性的難題沒有完全得到解決［13］。中國由于起步晚，為了能跟上現(xiàn)階段中國經(jīng)濟的發(fā)展需要，尋求新型高效且可靠的工業(yè)廢水處理工藝更是迫在眉睫，認真鉆研及攻克難關才是切實可行的道路［14］。

參考文獻

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［14］蔡榮華，高春娟，張家凱，黃西平．冶金廢水資源及其利用［J］．鹽業(yè)與化工，2013，Vol．42(6).

作者:福鑫 周颯 單位:北京中冶設備研究設計總院有限公司 陜西宇陽石油科技工程有限公司