冶金工業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展趨勢和展望。

關鍵詞:焦化廢水;臭氧催化氧化;發展趨勢

1引言

近年來，隨著環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濟發展模式。在冶金工業中，鋼鐵工業廢水的治理成了重中之重［1］。在中國，鋼鐵業的規模及發展勢頭不但已受到世界矚目，作為高能耗、多排放的行業在全球低碳經濟所倡導的節能減排工作中承擔著重大的責任［2］。鋼鐵行業焦化廢水的處理，一直是國內外廢水處理的難題。由于其生產工藝和生產方式的不同，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，且污染物色度較高［3］。現階段，焦化廢水造成的污染越來越嚴重，是工業廢水排放中一個突出的環境問題。本文針對冶金工業焦化廢水的來源、特點以及處理方法等進行介紹。

2焦化廢水的產生及特點

2．1焦化廢水的產生

焦化廢水主要來源于煉焦、煤氣在高溫干餾、凈化及副產品回收過程中，產生含有揮發酚、多環芳烴及氧、硫、氮等雜環化合物的工業廢水，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生出來的廢水;二是煤氣凈化過程中產生的廢水，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生的焦油分離等廢水;四是焦爐煙氣脫硫過程中所產生的脫硫廢液以及其他場合產生的廢水。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化合物和多環芳香化合物，其性質不但不穩定，而且也難以生物降解，數據顯示，其通常都具有致癌和致基因突變的作用，對人類和環境都有很大危害［8］。因此，焦化廢水的處理一直是工業廢水處理的難點，同時也對有效治理和保護環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據及說明

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的特殊性，我們應在傳統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，減少了異養菌和自養菌的競爭抑制作用，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焦化廢水發展展望

隨著工業的迅猛發展，冶金工業廢水的種類和數量日益增加，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］。在環境治理方面，工業廢水的治理比市政污水的處理更為重要。早在19世紀末，工業廢水就已經受到國外的關注，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實踐［12］。可是由于冶金工業廢水的復雜性，成分及性質的多變性，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，為了能跟上現階段中國經濟的發展需要，尋求新型高效且可靠的工業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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［2］錢小青，葛麗英，趙由才．冶金過程廢水處理與利用［M］．北京:冶金工業出版社，2008．

［3］趙玲，吳梅．混凝澄清在焦化廢水處理中的應用［J］．冶金動力，2003，Vol．29(3)．

［4］劉小瀾，王繼徽，黃穩水，劉大鵬，蔣謙．化學沉淀法去除焦化廢水中的氨氮［J］．化工環保，2004，Vol．24(1)．

［5］左晨燕，何苗等．Fenton氧化/混凝協同處理焦化廢水生物出水的研究［J］．環境科學，2006，Vol．27(11)．

［6］劉紅，劉潘．多相光催化氧化處理焦化廢水的研究［J］．環境科學與技術，2006，Vol．29(2)．

［7］朱靜，李天祥，曾祥欽等．納米二氧化鈦光催化氧化焦化廢水的研究［J］．煤炭轉化，2005，Vol．28(2)．

［8］王強，李捍東，田禹，等．電化學降解含酚焦化廢水的研究［J］．科技情報開發與經濟，2005，Vol．15(3)．

［9］馬平．焦化廢水處理技術［J］．重慶大學化學與化工學院．2005(10):2－3．

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［11］戎照模．焦化廠的廢水處理［J］．化工給水排水設計，1986(3)．

［12］張銘．含酚工業廢水處理的探討［J］．環境保護科學，1999，Vol．2(25)．

［13］春敏．焦化廢水處理技術及其發展趨勢［J］．內蒙古石油化工．2006．

［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