高難度工業(yè)焦化廢水處理工藝 

 高難度工業(yè)焦化廢水處理工藝 

焦化廢水是含芳香族化合物和雜環(huán)化合物的典型廢水，有機(jī)污染物以酚類化合物為主，占有機(jī)污染物的一半以上，另外，有多環(huán)芳香族化合物和含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等的無機(jī)污染物主要是氫化物、硫代氫化物、硫化物、40 有毒有害的高濃度有機(jī)廢水，處理非常困難，特別是沒有去除脫酚蒸汽氨的廢水，苯酚、NH3n、油的含量高，處理技術(shù)復(fù)雜，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，而且最終出水COD、NH3n、油難以達(dá)到排放因此，焦化廢水的大量排放不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且直接威脅人類健康。許多物質(zhì)不僅難以生物降解，而且通常直接或間接致癌。因此，焦化廢水處理技術(shù)是一個國際問題。目前，國外的治療水平與中國基本相同。

1 焦化廢水的來源及成分

焦化廢水主要來自焦化氣體生產(chǎn)、氣體凈化、化工產(chǎn)品回收和加工，包括剩余氨水、瀝青冷卻水、最終冷卻水、苯分離水、粗苯分離水、精制苯分離水、焦油洗滌廢水、生化廢水等廢水。焦化廢水主要含有氨氮、苯酚、氰、硫化物和數(shù)百種有機(jī)物。它的成分很復(fù)雜。它還含有有毒有害物質(zhì)，如氰、無機(jī)氟離子和氨氮。污染物色度高，屬于難生物降解的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水。因此焦化廢水的處理，一直是國內(nèi)外廢水處理領(lǐng)域的一大難題。

2．1化學(xué)處理法

2．1．1催化濕式氧化技術(shù)

催化劑濕式氧化技術(shù)在高溫、高壓狀態(tài)下，通過催化劑作用將廢水中的氯氮和有機(jī)污染物用空氣氧化，最終轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)N2和CO2排出。這項(xiàng)技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代。焦化化工、石化行業(yè)，特別是農(nóng)藥、染料橡膠、合成纖維、易燃易爆、難以生物降解的高濃度廢水等有毒污染物都適合催化濕式氧化處理。它對高濃度氨氮和有機(jī)焦化廢水具有良好的處理效果，但缺點(diǎn)是催化劑價格昂貴。

在我國，鞍山焦耐院與中國科學(xué)院大連物化所合作，成功開發(fā)出了雙組分的高活性催化劑，對高濃度的含氯有氮和有機(jī)物的焦化廢水具有優(yōu)良的處理效果。濕催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、無法回收的能量和有用材料等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于催化劑價格高，處理成本高，在高溫高壓條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，對工藝設(shè)備要求嚴(yán)格，投資費(fèi)用高，國內(nèi)少將該方法用于廢水處理。

2．1．2 電化學(xué)氧化技術(shù)

電化學(xué)氧化技術(shù)的電化學(xué)水處理技術(shù)的基本原理是，使污染物在電極上直接進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，或者利用電機(jī)表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)使污染物進(jìn)行氧化還原轉(zhuǎn)換。研究人員使用PbO2/Ti作為電極，用電化學(xué)氧化法處理焦化廢水的結(jié)果，電解2小時后，廢水中的COD從2143mg/L降低到226mg/L，去除率為89.5%。廢水中約為760mg／L的NH3一N也被同時去除。研究表明，電極材料、氧化物濃度、電流密度和PH值對COD的去除率和電化學(xué)氧化過程中的電流效率有影響。另外，電解過程中產(chǎn)生的氯化物/高氯化物可能會引起非直接氧化，該氧化具有去除焦炭廢水中的污染物的作用。

科學(xué)研究工作人員選用Ti／SnO2+Sb2O3+ MnO2／PbO2解決焦化廢水，使酚的去除率超過95．8％，其電催化性能提升Pb電級優(yōu)質(zhì)，比Pb電級可節(jié)約電磁能33％?，F(xiàn)有研究表明，電化學(xué)氧化法是一種氧化力強(qiáng)、工藝簡單、不會發(fā)生二次污染的有前途的廢水處理技術(shù)。

2．1．3 光催化氧化法

光催化氧化法通過光能引起電子和空隙之間的反應(yīng)，產(chǎn)生具有強(qiáng)反應(yīng)活性的電子(空穴對)，這些電子(空穴對)遷移到粒子表面，與氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行相關(guān)并加速。光催化氧化法對水中酚類和其他有機(jī)物的去除率高。研究人員在焦化廢水中加入人體催化劑粉末，通過紫外線照射吹入空氣，可以有效去除焦化廢水中的所有有機(jī)毒物和顏色。在最好催化氧化標(biāo)準(zhǔn)下，操縱污水的總流量為3600mL／h，就能夠祭出水COD值由472mg／L降到100mg／L下列，且檢驗(yàn)出不來多環(huán)芳烴。

目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時也會產(chǎn)生一些有害的光化學(xué)產(chǎn)物，造成二次污染。由于光催化降解是基于系統(tǒng)對光能的吸收，因此要求系統(tǒng)具有良好的透光率。因此，該方法適用于低濁度、透光率好的系統(tǒng)，可用于焦化廢水的深度處理。

2．2 物理化學(xué)法

2．2．1 吸附法

吸附法處理廢水，利用多孔吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì)，凈化廢水。常用吸劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等?；钚蕴烤哂辛己玫奈叫阅芎头€(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，是最常用的吸附劑?；钚蕴课椒ㄟm用于廢水的深度處理。研究人員比較了粉末活性炭和柱狀活性炭去除焦炭廢水COD的效率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)粉末活性炭去除COD的效率高達(dá)98.5%，同時粉末活性炭的粒子有最佳尺寸范圍，粒徑為0.09mm的粉末活性炭去除焦炭廢水co

活性炭再生系統(tǒng)操作困難，運(yùn)行成本高，在焦化廢水處理中尚未得到廣泛應(yīng)用。

2．2．2 Fenton試劑法

芬頓試劑是由H2O2和Fe2+混合而成強(qiáng)氧化劑，因?yàn)樗墚a(chǎn)生氧化能力強(qiáng)的羥基自由基，所以在處理難生物降解或常規(guī)化學(xué)方法難以有效氧化的有機(jī)廢水時，反應(yīng)速度快，溫度、壓力等反應(yīng)條件溫和，無二次污染。因此，近3O年來越來越受到國內(nèi)外環(huán)保工作者的廣泛重視。

2．3 生物處理法

生物處理是通過微生物的氧化、分解和吸附來處理廢水中的有機(jī)污染物。該方法是污水處理中應(yīng)用最廣且有效的一種方法。近年來，人們從微生物、反應(yīng)器和工藝流程等方面研究開發(fā)了活性污泥法、生物膜法、生物流化床法、固定化生物處理技術(shù)和生物脫氮技術(shù)。這些技術(shù)的發(fā)展使大多數(shù)有機(jī)物質(zhì)能夠被生物降解。出水水質(zhì)得到了很大改善。

2．3．1 活性污泥法

活性污泥法是使生物絮體和活性污泥與廢水中的有機(jī)物充分接觸，其中溶解的有機(jī)物被細(xì)胞吸收和吸附，最終氧化成最終產(chǎn)物(主要是CO2)；不溶性有機(jī)物首先轉(zhuǎn)化為可溶性有機(jī)物，然后代謝和利用。但是，如果單獨(dú)采用該技術(shù)，出水中的COD、BOD、NH3-1n等指標(biāo)就不能達(dá)到，特別是在NH3-1n中幾乎沒有分解作用。

2．3．2 生物膜法

膜生物反應(yīng)器(MBR)在去除有機(jī)物和氨氮的過程中，與傳統(tǒng)活性污泥法具有相同的生化作用機(jī)理，不同之處在于傳統(tǒng)活性污泥法在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，而MBR裝置通過膜濾除水，并將污泥截留在反應(yīng)池中。選用MBR處理工藝焦化廢水，在一樣的生化池容標(biāo)準(zhǔn)下，其較傳統(tǒng)手工藝COD去除率可提升30％，NH3一N去除率可提升50％，SS去除率可超過100％。MBR法具有經(jīng)濟(jì)、簡單高效、處理容量大的優(yōu)點(diǎn)，尤為重要的是它可以實(shí)現(xiàn)無害化。不會造成二次污染。該方法已經(jīng)在各地焦化廠得到廣泛應(yīng)用。MBR技術(shù)在焦化廢水處理領(lǐng)域的成功應(yīng)用，對鋼鐵企業(yè)、石炭化學(xué)工業(yè)企業(yè)節(jié)約水資源、減少廢水污染物質(zhì)排放具有重要意義。

2．3．3 生物流化床技術(shù)

生物流化床技術(shù)是普通活性污泥法和生物膜法相結(jié)合的處理技術(shù)。該技術(shù)的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代初。載體在流化床中處于流化狀態(tài)，使固體(生物膜)、液體(廢水)和氣(空氣)相充分接觸，顆粒劇烈碰撞，生物膜表面不斷更新。微生物始終處于生長旺盛階段。生物流化床技術(shù)因其處理效率高、體積負(fù)荷大、傳質(zhì)速度快、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，受到研究者的廣泛關(guān)注。