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1、焦化废水处理的分析与展望,山东师范大学,一、焦化废水的来源、水质水量及危害二、常见焦化废水处理方法与工艺流程三、焦化废水处理的展望与建议四、结语,一、焦化废水的来源、水质水量及危害,焦化废水是煤在高温干馏过程中以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水，在焦炭炼制、煤气净化及化工产品回收过程中产生的焦化废水其水质成分及其含量有显著差异，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，成分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，性质非常稳定,是一种典型的高浓度、高污染、有毒难降解的工业有机废水。,表一焦化厂外排污水常规监测结果序号检测项目1997.10(平水期)1998.5(枯水期),1P
2、H值 8.68 8.452总锰 0.09 0.123总锌 0.12 0.134总磷 2.81 4.915COD 1010 3366生化需氧量 644 297氟化物 6.01 0.198总氰化物 0.162 1.1659挥发酚 451 20010石油类 2.76 4.5011阴离子表面活性剂 1.68 6.9212苯并(a)芘 0.347 0.26713苯 0.14 0.11814甲苯 0.02 0.08815二甲苯 0.02 0.146,酚类和苯并(a)芘是焦化厂的特征污染物,焦化厂污水直接排入河道,下游河水中酚含量超标与焦化厂有着直接联系,焦化厂是上述污染物的污染源。焦化厂废水的毒性成分多、
3、环境毒性大,其主要来源有二:其一为酚化物,是废水中的主要成分,也是主要的环境污染物,本身虽无致癌性,但具有明显的促癌作用,这类物质主要是苯酚、甲酚和二甲酚,其中苯酚和2,4-二甲酚是美国环保局优先污染物,而苯酚、m-甲酚则是我国的优先污染物,这些物质在焦化废水中含量极高;,其二为PAHS(多环芳烃),这是一类广为人知的致癌致突物质,是焦炉的高温焦油中最主要的成分,而且种类最多,但却不是废水中的主要成分,由于其显著的毒害作用,长期以来一直是人们关注和侧重的对象。其中的致癌物或可疑致癌物如萘、蒽、苯并(a)蒽、苯并(a)芘等皆属于美国环保局优先污染物。根据表3可知,这些物质的浓度相当大,特别是其中
4、的苯并(a)芘。,含氮化合物是焦化厂废水中数量众多且组成十分复杂的有机物。质谱仪定出的喹啉及某些烷基取代物,被疑为致癌物质。芳烃和芳香胺等同样有不少生物活性物质。酞酸醋类是废水中另一类致癌物质,其中的酞酸二甲酯、酞酸二异辛酯也是美国环保局优先检测污染物。总之,焦化废水的成分复杂,污染物种类繁多,其中不少属于有致癌致突作用的生物活性物质。,我国2005年焦炭行业排放的焦化废水达到18108 m3，约占全国工业废水排放总量的2，其中，COD排放量约为125105 t，NH-N排放量约为19104t，石油类污染物排放量约为20655 t，分别占相应指标全国工业废水排放总量的25、46及85左右(国家
5、发展和改革委员会，2006)。焦化废水的超标排放对人类、水产、农作物都构成了很大危害。如何改善和解决焦化废水对环境的污染问题，已成为摆在人们面前的一个迫切需要解决的课题。,二、常见焦化废水处理方法与工艺流程（一）常见焦化废水处理方法,目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理，然后进行生物脱酚二次处理。近年来国内外学者开展了大量的研究工作，找到了许多比较有效的焦化废水治理技术。这些方法大致分为化学法、物化法、物理法和生物法等4类。,1、化学方法,臭氧氧化法臭氧是一种强氧化剂，能与废水中大多数有机物，微生物迅速可除去废水中的酚、氰等污染物，并降低其COD、BOD值，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用
6、。光催化氧化法光催化氧化法是由光能引起电子和空隙之间的反应，产生具有较强反应活性的电子（空穴对），这些电子（空穴对）迁移到颗粒表面,便可以参与和加速氧化还原反应的进行。光催化氧化法对水中酚类物质及其他有机物都有较高的去除率。,电化学氧化技术电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变。目前的研究表明，电化学氧化法氧化能力强、工艺简单、不产生二次污染，是一种前景比较广阔的废水处理技术。化学混凝和絮凝化学混凝和絮凝是用来处理废水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低废水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，
7、常用于焦化废水的深度处理。该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。,2、物化处理法,蒸氨法焦化废水中氨氮主要来源于剩余氨水，采用蒸氨法可大大降低水中氨的浓度。其不足处是蒸氨后剩余氨水仍高达/，不能满足排放标准。焚烧法焚烧法治理废水始于20世纪50年代。该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中，使水雾完全汽化，让废水中的有机物在炉内氧化，分解成为完全燃烧产物CO和HO及少许无机物灰分。,混凝沉淀法向废水中加入混凝剂并使之水解产生水合配离子及氢氧化物胶体，中和废水中某些物质表面所带的电荷，使这些带电物质发生凝聚。此方法关键是混凝剂，常采用聚合硫酸铁。,3、物理法,膜分离法利用一种特殊的半渗透膜分离
8、水中离子和分子的技术，主要包括反渗透（）、纳滤（）、超滤（）、微滤（）等。液膜法除酚技术在我国发展较快，是一项快速、高效、节能的新型分离技术。萃取法、用络合萃取法处理含酚废水技术，已有高效萃取剂，除酚效果良好。,吸附法利用多孔性吸附剂吸附废水中的一种或几种溶质，使废水得到净化。它常与其他方法连用。缺点是处理成本高，吸附剂再生困难，不利于处理高浓度废水。等离子体处理技术等离子体技术是利用高压毫微秒脉冲放电所产生的高能电子（520 eV）、紫外线等多效应综合作用，降解废水中的有机物质。等离子体处理技术是一种高效、低能耗、使用范围广、处理量大的新型环保技术，目前还处于研究阶段。,4、生物处理法,生物
9、处理法是利用微生物氧化分解废水中有机物的方法，常作为焦化废水处理系统中的二级处理。活性污泥法活性污泥法是一种应用最广泛的焦化废水好氧生物处理技术。这种方法是让生物絮凝体及活性污泥与废水中的有机物充分接触；溶解性的有机物被细胞所吸收和吸附，并最终氧化为最终产物（主要是CO2）。非溶解性有机物先被转化为溶解性有机物，然后被代谢和利用。基本流程如图1所示,与工艺目前国内主要采用（缺氧好氧）与（厌氧缺氧好氧）工艺及其变型脱氮工艺进行焦化废水的脱氮处理，脱氮效果较好。,传统法处理工艺工艺是集生物降解和脱氮除磷于一体的新技术，反应池生化反应能力强，处理效果好，用它来处理焦化废水，的去除率为。缺点是传统法对
10、焦化废水降解效率不够高。连续流法（反应器）的去除率为 以上，出水-达我国一级排放标准。该工艺处理流程简单，克服了间歇进出水问题。,厌氧酸化法酸化作为一种预处理手段，利用有机物厌氧分解过程中酸性发酵的特点，将某些大分子的难降解有机物转化为易微生物降解的小分子有机物，从而改善废水的可生化性。然后再采用传统的法处理该污水，便可达国家排放标准。聚合物载体生物流化床系统流化床生物脱氮工艺处理焦化废水具有较好的，及酚的去除效果。,三相气提升循环流化床处理焦化废水实验研究证明用三相气提升循环流化床反应器（）处理焦化废水，比活性污泥法处理效果好。该方法对于酚、氰等污染物有良好的耐受力，去除效果好。,（二）、工
11、艺流程举例,1.SBR工艺,2.高效微生物OAO工艺,附：焦化废水的排放标准,项目 排放标准(CODCr)/(mgL-1)150(BOD5)/(mgL-1)30(SS)/(mgL-1)150pH 值 6-9,三、焦化废水处理的展望与建议,1、提高认识、加强管理首要问题是提高钢铁厂及焦化厂各级领导对焦化废水处理的重视度，不要认为不创效益就无须投人，仅要焦炭、煤气，忽视环保。而应把其视为头等大事，不是一般经济问题，而是社会综合问题，是为人类造福的大事。从事环保工作的人员应增强责任心，配合各级环保部门严格执行环保法和有关规定。,2、加强开工调试工作,将现有的占大多数的普通生化装置开好、巩固好，不断努
12、力完善，并应努力降低成本。如不少小厂的焦炉投产后，净化车间仅开鼓冷工段，其它工段不开，直接将水送到废水处理工段，致使生化开工困难，处理装置出水不达标或运行不正常。因此应明确焦化废水处理装置开工必须保证净化工艺备工段的正常开工、运行这个重要条件,3、寻求新技术、降低处理成本,收集整理国内外焦化废水处理的新技术、新工艺，开展降投资、降运行费、减少占地的调研和试验研究工作。目前焦化废水脱氮的投资为1520万元/吨水、运行费为5-6元吨水、占地为100150m2/吨水。若废水生物脱氮设计采用AO/O工艺，将O分为两段，一部分亚硝酸根水回流到A段进行直接脱氮，用亚硝酸根脱氮的方法，可减少碱的投加量约20
13、%左右。还可以改进煤气净化工艺，如采用带导向塔盘的蒸氨塔，降低蒸氨塔蒸汽耗量和氨氮出口浓度，从而减少生物脱氮装置负荷。还可以对焦化废水循环利用，如，利用总排废水回流作为调节用水和绿化用水，利用废水处理过程中产生的沼气，废水处理过程中产生的污泥，经浓缩压榨后，外售给化肥厂、苗圃等。,总之，通过合理选择工艺来缩短焦化废水处理工程的水力停留时间，培养适用于焦化废水的优势菌种来强化生物处理效果，关注包括焦化废水尾水安全性以及随气相与固相排出的二次污染问题。开创焦化废水处理全程无害化及资源回用的低能耗技术，这些方面都是该领域需要加强解决的核心科学与技术问题。,四、结语,焦化废水是复杂的工业有机废水，焦化
14、废水的处理从水质学、污染控制学及环境工程学等方面均是值得研究与技术突破的领域由于分析测试手段及人们认识方面的局限性，焦化废水中待发现的有机物种类还很多，尚不清楚新物种的环境效应与生态效应，而这些新物种可能存在更为严重或潜在的环境问题,通过合理选择工艺来缩短焦化废水处理工程的水力停留时间，培养适用于焦化废水的优势菌种来强化生物处理效果，关注包括焦化废水尾水安全性以及随气相与固相排出的二次污染问题，开创焦化废水处理全程无害化及资源回用的低能耗技术，这些方面都是该领域需要加强解决的核心科学与技术问题,近年来国内外学者对焦化废水的处理及在实践中存在的问题做了大量的理论和实验研究，并提出了许多新的观点和处理方法，由于这些工艺大多处于实验阶段或因其运行、处理费用太高，还有待于在未来的生产实践中不断地改进、提高。我们只有在不断提高现有处理技术的基础上，增强新技术的经济可行性，将各种方法有机地结合起来，取长补短，才可能找到焦化废水的最佳处理方法，最终实现水资源的循环再利用，改善我们的生存环境。,
