焦化废水深度处理技术解析

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摘要：煤制焦炭、煤气净化以及焦化产品回收会产生大量的焦化废水，对水环境安全构成严重威胁。基于此，本文研究了焦化废水深度处理关键技术分类，分析了焦化废水深度处理技术评价及工艺，然后选取某一典型案例，介绍深度处理技术在工程方面的应用实践，以期将焦化废水深度处理技术更好地应用在工程实践中。

关键词：焦化废水；深度处理；关键技术

焦化废水含有大量的酚类、联苯吲哚和喹啉等有机污染物和氰、氨氮等有毒物质，污染物色度高，属于难生化降解的高浓度有机工业废水。在实践中，按照有害物质浓度的分类方法，对焦化废水的处理可分为三级：一级处理方法主要为溶剂萃取法与蒸汽循环法脱酚，该处理方法主要用于对高浓度含酚废水进行处理；二级处理方法主要是生化处理法，主要用于对中等浓度的含酚废水进行处理；三级处理方法主要包括活性炭吸附法和臭氧氧化法，该处理方法主要是对经过二级处理后的废水进行处理。废水的三级处理设备具有投资大、运行费用高等特点，因此大多数焦化厂未设置三级处理。从焦化厂污水排放的处理情况来看，大多数焦化厂的废水BOD可以达到国际废水二级排放标准，但经处理后的污水中氰化物、COD等污染物的含量依然超标，不能完全达到国家要求的污水排放标准。因此，如何利用更加简便的工艺、价格低廉的设备对焦化厂污水进行三级深度处理是当下亟待解决的问题。

1焦化废水深度处理技术概述

2012年以前，在我国，焦化废水采用二级处理办法即可，即先对污水中的油和悬浮物进行预处理，之后利用生化处理法对预处理后的污水进行COD和氨氮处理。2012年，国家颁布的《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171—2012）对焦化废水中的COD、氨氮、悬浮物、挥发酚、氰化物等有了更加严格的规定，而且增加了氮、磷、硫化物等指标，该标准明确规定：单位产品基准排水量为0.4m3/t[1]。就目前而言，我国大多数焦化厂排放出的污水并未符合新标准中的规定，存在COD、氮等有害物质浓度过高的问题，大多数焦化厂的工艺不能达标，加剧了焦化厂污水处理的难度。近些年来，为了提升能源利用效率，我国很多焦化厂逐步采用干熄焦技术，这意味着不再使用传统的湿法熄焦处理技术。另外，焦化行业在生产的过程中需要使用大量的新鲜水作为循环冷却水，而新水指标的不足也逐渐成为制约企业发展的瓶颈。因此，为解决焦化企业新水不足、废水排放难的问题，人们急需研发出更加稳定可靠的废水深度处理技术，进而实现对焦化废水的资源化回收利用。

2焦化废水深度处理关键技术分类

焦化废水深度处理技术主要是对污水中的有机物、油、氯化物等有害物质进行处理。目前，我国常用的焦化废水深度处理技术主要有四种，即物理法、化学法、物理化学法、生物化学法。下面将结合实践对工程中常用的焦化废水深度处理技术进行介绍。2.1物理法。物理法主要是对废水中的矿物质、固体悬浮物以及油类等进行处理，常用的主要有过滤法与膜分离法。过滤法是指利用某种介质组成的过滤层对焦化废水进行过滤，该方法可以将焦化废水中的大多数悬浮物除去，其原理是利用颗粒介质的截流、筛分、黏附等作用将水中的悬浮物去除[2]。工程中常用的过滤器主要为压力式和重力式，其中压力式过滤器使用范围更加广泛，例如，工程中所使用的石英砂过滤器、纤维滤料等均属于压力式过滤器。膜分离法是指利用多孔膜的选择透过性来对焦化废水进行分离与提纯，该处理方法的机理是利用液-液分散体系中两相与固体膜表面亲和力的不同来达到分离效果。常见的技术有反渗透、纳滤、超滤与微滤。其中，反渗透和纳滤这两种膜分离法主要使。用的膜材料为醋酸纤维素与聚亚酰胺等，主要用于去除废水中的盐分。超滤与微滤所使用的膜材料为PVDF、PSF、PVC与PS等，主要用于去除污水中的悬浮物、胶体、微生物等。2.2化学法化学法主要用于去除污水中不能使用物理法或生物法来去除的胶体与溶解性物质，将废水中的污染物通过化学反应转化为无害物质，进而确保排放的污水水质达到标准。常用的化学法包括絮凝法、化学氧化法。其中，化学絮凝法的工作原理是利用加入与胶体粒子不同电性的粒子而发生凝结的特性来去除污水中的胶体，在发生凝结后，胶体粒子会由于失去稳定力而出现电性中和，而不稳定的胶体粒子之间会发生相互碰撞，碰撞作用使得胶体粒子形成为更大的颗粒物，此时，絮凝剂的加入使得胶体粒子出现离子化，并在粒子表面形成价键，在搅拌的过程中，离子之间会发生碰撞，当各个粒子逐渐接近时，粒子间氢键以及范德华力使得粒子结合形成更大的颗粒物，当碰撞发生后粒子开始物化，进而发生凝集时，较大颗粒的粒子从水中分离，并发生沉降，最终达到分离的目的[3]。常见絮凝剂包括无机絮凝剂、有机絮凝剂和复合型絮凝剂，其中，无机絮凝剂包括PAC、PAS、PFS等高聚物，有机高分子絮凝剂主要为PAM及其衍生物。化学氧化法是将焦化废水中的无机物与有机物通过化学氧化的方法转化为微毒及无毒物质。化学氧化法根据氧化剂的种类可分为氧化剂氧化法、臭氧氧化法与湿式催化氧化法。其中，氧化剂氧化法的原理是使用强氧化剂将焦化污水中的有机物进行净化；臭氧氧化法是利用臭氧在水体中产生的OH•羟基自由基，将污水中的有机污染物进行净化；湿式催化氧化法是将污水置于密闭容器内，在一定温度以及压力下通过人工方式将空气或氧气通入容器，并添加催化剂，将污水中的有机物氧化，达到净化水体的目的。2.3物理化学法。物理化学法包括吸附法、电化学法、超声波空化法等。超声波空化法是物理化学法的一种，超声波的频率一般为2×104～25×108Hz，在水体中能够发生空穴或空化效应。因此，当超声波通过废水时，污水中的微小油滴和水体会发生振动现象，大小不同的粒子存在不同振动速度，油滴之间发生碰撞与融合，小油滴逐渐转变为大油滴。当油滴粒径足够大时，油滴不能够随超声波振动，将做无规则运动，最终污水中的中小油滴通过凝集上浮，之后使用奇特设备进行分离即可实现对污水的净化。2.4生物化学法。生物化学法是指利用微生物具有的生物化学特性将污水中复杂的有机物分解为简单物质、将有毒物质转化为无毒物质，进而将焦化废水净化。生物化学法的机理是利用微生物特性让焦化废水中的一部分有机物作为营养物质被吸收或增殖成为新的微生物，其余部分则被微生物分解为无机物。生物化学法可分为好氧生物处理与厌氧生物处理，目前最为常用的生物化学法有BAF法与MBR法。

3焦化废水深度处理技术评价及工艺

焦化废水深度处理方式众多，各方法优缺点如表1所示。综合来看，单一的焦化废水深度处理方法效果不佳，因此，在工程应用中通常将两三种方法合并使用，进而确保净化后的污水水质达到标准要求。

4应用案例分析

该焦化废水处理项目的设计规模为：总水量360m3/h、蒸氨废气96m3/h、低浓度焦化废水64m3/h、LNG生产排水40m3/h和循环排污水160m3/h。产水水质要求可直接用于工业水系统，满足《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923—2005）要求。4.1预处理。在焦化废水进入系统前，首先对废水进行预处理，低浓度焦化废水进行气浮除油，由于蒸氨废气含量较高，因此，深度脱盐处理时容易产生氟化钙沉淀。本焦化废水深度处理项目使用结晶除氟反应器，在容器内加入除氟剂，并剧烈搅拌，消除废水中的晶体沉淀。4.2生化处理。利用SSND工艺与DBMP工艺，形成两极生化处理系统，该系统具有间歇式运行、适应焦化废水水质波动大特点，因此可有效地将COD降至低于150mg/L。4.3深度处理。利用Fenton氧化原理的均相催化氧化工艺与锰砂对废水进行过滤，将COD降至50mg/L。4.4脱盐处理。经过上述各级处理后，本系统的脱盐工艺能够有效地稳定运行，其中，产水可直接回用于工业水系统，浓水进入浓缩处理系统。4.5浓缩处理利用浓缩型电渗析对反渗透浓水进行再浓缩，进而提升净水回收率，减少浓水产量。系统自2018年6月全线通水后持续稳定工作，回收水质满足设计要求，废水进水量逐渐达到设计值。可以看出，该系统月均静水回收率为92.3%～94.0%，满足设计回收率要求。

5结论

就目前而言，我国新建的焦化项目按照国家对焦化产业的要求，逐步采用干熄焦后，焦化废水深度处理成为行业发展的重点.为保护自然生态环境，确保焦化产业的可持续发展，有必要对当下常用的焦化废水深度处理工艺进行论述，总结在工程实践应用中存在的问题，进而促进焦化废水深度处理技术的发展。

参考文献

1吴彦民.环保原则下的煤化工企业污水处理[J].石化技术，2019，26（1）：264.

2蒙新龙.煤化工废水处理技术应用分析[J].化工设计通讯，2019，45（11）：14-15.

3颜芳.科学处理冶金废水的思考研究[J].科技风，2019，（27）：118.

作者:廖侦君 单位:湖南德邦环保科技有限公司