焦化废水.docx

1、焦化废水处理技术研究与进展摘要：介绍了焦化废水的来源，特性和危害，并综述了国内外主要的焦化废水处理技术及其应用研究情况（包括物理法、化学法、物化法，生物法及其组合工艺等） ，叙述了各种技术的原理和处理效果，比较了各种处理方法的优劣，最终指出焦化废水处理技术的存在问题以及未来研究的发展方向。关键词：焦化废水；物化法；生物法；组合工艺Process on TreatmentTechnique of Coking WastewaterAbstract: The characteristic and hazard of coking wastewater are introduced. The tre

2、atment techniques of somekinds of coking wastewater and the research on their application situation in China and abroad, including physicalMethod, chemical method, physical-chemical process and biochemical method, are reviewed, with analysis of advantages and disadvantages and existing problems. In

3、addition, some suggestions about the future research were proposed.Key words: Coking wastewater; Physical-chemical process; Biological treatment; Combined process1 引言“十二五”期间，全国焦炭消费量将达到 4.2-4. 5 亿吨，其中半焦和铸造焦需求，年均增长约 2% 3（ 李沼萱） 。焦化废水是在原煤高温裂解干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的废水（张学敏） ，其包含氰化物、氨氮、酚类化合物、多环芳烃（PAHs）及含氮、氧、硫

4、的杂环化合物等，具有污染物浓度高、色度大、毒性强、成分复杂等特点，是典型的难降解污水（罗志勇） 。焦化废水经过普通活性污泥法的处理，能够去除废水中一定的酚、氰等物质，但是对于 CODcr 和 NH3-N 的去除效果不理想，甚至不能去除（欧丽英中文献） 。因此焦化废水的处理成为国内外废水处理的研究的热点和重点。本文主要介绍了几种焦化废水的处理方法及其优缺点的比较，并对未来的研究提出展望。2 焦化废水的来源及特性焦 化 废 水 主 要 来 源 有 ： （ 1） 剩 余 氨 水 ， 水 量 占 焦 化 废 水 总 量 的 一 半 以 上 ；（ 2） 煤 气 净 化 过 程 产 生 的 污 水 ， 如

5、 粗 苯 分 离 水 等 ； （ 3） 焦 油 、 粗 苯 等 精 制 过 程 产 生的 污 水 （ 赵 静 ） 。炼 焦 原 煤 的 性 质 、 碳 化 温 度 以 及 产 品 的 回 收 工 序 和 方 法 等 不 同 因 素 决 定 焦 化 废 水的 性 质 。 不 同 地 区 的 原 料 煤 质 、 炼 焦 的 操 作 指 标 及 生 产 工 艺 控 制 的 差 异 ， 焦 化 废 水 的 化学 组 成 也 不 同 ， 但 焦 化 废 水 却 具 有 以 下 共 同 特 性 （ 师 晋 恺 ） ： 1、 成 分 复 杂 。 其 中 无 机 化 合 物 主 要 含 有 氰 化 物 等 ；

6、 有 机 化 合 物 主 要 有 酚 和 苯 类 ，单 环 、 多 环 芳 香 族 化 合 物 ， 也 含 有 硫 、 氧 、 氮 等 杂 环 化 合 物 等 （ 丁 玲 ） 。 2、 废 水 中 污 染 物 浓 度 较 高 ， 难 于 生 物 降 解 。 由 于 焦 化 废 水 中 有 氮 的 存 在 ， 致 使 生物 净 化 所 需 的 氮 源 过 剩 ， 废 水 中 NH3-N 浓 度 可 超 出 600mg/L， COD 浓 度 可 超 出 5000mg/L， 酚 的 含 量 可 超 过 1000mg/L， 给 生 物 处 理 带 来 很 大 困 难 。 3、 废 水 毒 性 大 。

7、焦 化 废 水 中 的 氨 氮 形 成 的 亚 硝 酸 盐 是 强 致 癌 物 ， 氰 化 物 也 属 于 剧毒 物 质 ， 对 人 体 都 会 产 生 极 大 的 毒 害 作 用 ， 具 有 关 资 料 显 示 ， 稠 环 芳 烃 也 具 有 致 癌 作 用 。3 焦化废水的处理技术3.1 混凝沉淀法混 凝 沉 淀 法 是 在 废 水 中 加 入 一 定 量 的 混 凝 剂 ， 使 废 水 中 难 以 沉 淀 或 过 滤 的 污 染 物 通过 物 理 或 化 学 作 用 使 其 集 结 成 较 大 的 颗 粒 ， 从 而 达 到 分 离 的 目 的 （ 曲 余 玲 ） 。 焦 化废 水 中

8、的 有 机 物 以 溶 液 或 胶 体 形 态 存 在 ， 无 机 混 凝 剂 一 般 利 用 压 缩 双 电 层 和 吸 附 电 中 和去 除 焦 化 废 水 中 的 有 机 物 ， 常 用 的 混 凝 剂 有 聚 合 氯 化 铝 （ PAC） 、 聚 合 硫 酸 铁（ PFS） 和 聚 丙 烯 酰 胺 （ PAM） 等 （ 刘 鹏 ） 。王 丽 娜 等 人 采 用 实 验 室 自 制 的 K2FeO4 对 焦 化 废 水 进 行 氧 化 一 混 凝 深 度 处 理 。 实 验结 果 表 明 ， 在 K2FeO4 加 入 量 为 8.8 mg/L、 初 始 废 水 pH 为 4、 反 应 温

9、 度 为 20 、 反应 时 间 为 30 min 的 条 件 下 处 理 COD 为 252 mg/L,TOC 为 159.24 mg/L,浊 度 为 24.90 NTU 的 焦 化 废 水 ， 处 理 后 废 水 COD 为 78 mg/L,TOC 为 62.10 mg/L,浊 度 为 9.46 NTU， 去 除 率 均 可 达 60%以 上 。 表 征 结 果 显 示 ， 高 铁 酸 盐 的 氧 化 一 混 凝 联 合 作 用 对焦 化 废 水 中 的 有 机 物 去 除 效 果 明 显 ， 处 理 后 废 水 中 的 有 机 物 种 类 和 浓 度 大 幅 下 降 。3.2 吸附法吸

10、附 法 是 指 是 利 用 固 体 表 面 有 吸 附 水 中 溶 质 及 胶 质 的 能 力 ， 吸 附 水 中 一 种 或 多 种 物质 从 而 使 水 得 到 净 化 。 常 用 的 吸 附 剂 种 类 有 很 多 ， 如 活 性 炭 、 吸 附 树 脂 、 粉 煤 灰 、 矿 渣等 （ 朱 强 ） 。陈 鹏 等 用 焦 化 厂 干 熄 焦 焦 粉 作 为 吸 附 剂 ， 对 焦 粉 吸 附 深 度 处 理 焦 化 废 水 高 级 氧 化 出水 的 方 法 进 行 了 研 究 ， 试 验 结 果 表 明 ， 当 焦 粉 粒 径 为 0.16 mm、 1 L 水 中 投 加 焦 粉80 g

11、、 废 水 pH 值 为 4、 焦 粉 吸 附 时 间 为 2 h， 最 终 出 水 的 COD 去 除 率 为 37.4%， 色度 由 进 水 的 48 倍 降 到 23 倍 ， 工 艺 出 水 水 质 稳 定 。 柳 钢 焦 化 废 水 深 度 处 理 系 统 采 用 树脂 吸 附 技 术 ， 经 过 一 年 多 的 调 试 运 行 ， COD 的 去 除 率 为 50.78%， COD 平 均 质 量 浓度 为 76.58 mg/L， 出 水 中 悬 浮 物 平 均 质 量 浓 度 为 18.64 mg/L， 色 度 平 均 为 50 度 ，均 能 达 到 国 家 排 放 标 准 （ 胡

12、 艳 君 ） 。3.3 电化学氧化法电催化氧化法属于电化学氧化法中的一种。电催化氧化基本原理是使有机物直接在电极上得失电子而发生氧化还原反应，或利用在电极上反应产生的各种强氧化剂使污染物被降解（小论文 10-12） 。张 春 辉 等 人 采 用 焦 粉 复 极 性 三 维 电 极 法 处 理 某 焦 化 厂 废 水 处 理 站 的 二 沉 池 出 水 ，其 中 焦 粉 三 维 电 极 反 应 器 的 粒 子 电 极 ， 阳 极 为 钛 基 钌 、 铱 电 极 ， 阴 极 为 不 锈 钢 ， 试验 结 果 表 明 ： 在 电 解 时 间 为 60 min， 极 板 间 距 为 1cm， 电 流

13、密 度 为 20 mA/cm 2， 极板 对 数 为 4 对 时 的 最 佳 条 件 下 ， CODcr 和 氨 氮 浓 度 均 能 达 到 国 家 排 放 标 准 。 张 垒 等人 以 焦 粒 为 载 体 的 粒 子 电 极 三 维 电 极 系 统 在 pH 为 6.5， 电 导 率 为 4580 S/cm， 电流 密 度 为 16 mA/cm 2 ， 投 加 量 大 于 25 g/L 时 ， 降 解 20 min， COD 去 除 率 超 过 35%以上 。3.4 臭氧氧化法臭 氧 分 子 中 的 氧 原 子 具 有 强 烈 的 亲 电 子 或 亲 质 子 性 ， 其 分 解 形 成 的

14、氧 原 子 也 具 有 很高 的 氧 化 活 性 ， 因 此 臭 氧 具 有 强 氧 化 性 ， 可 用 于 焦 化 废 水 的 深 度 处 理 ； 并 且 具 有 接触 时 间 短 、 处 理 效 率 高 、 不 受 温 度 影 响 、 不 会 产 生 二 次 污 染 等 特 点 。刘 金 泉 等 人 采 用 O3 为 氧 化 剂 对 焦 化 废 水 的 生 化 出 水 进 行 深 度 处 理 ， 并 考 察COD 及 UV254 的 去 除 效 果 ， 结 果 表 明 ： COD 及 UV254 最 大 去 除 率 分 别 达 到 39.39%和 76.05%。3.5 Fenton 法Fe

15、nton 试 剂 法 的 主 要 机 理 是 Fe2+和 H2O2 快 速 反 应 ， 生 成 氧 化 能 强的 OH， OH 自 由 基 具 有 很 高 的 电 负 性 或 亲 电 性 ， 可 进 一 步 与 有 机 物 RH 反 应 生成 有 机 自 由 基 R， R进 一 步 氧 化 ， 使 有 机 物 结 构 发 生 碳 键 断 裂 ， 最 终 氧 化 为CO2 和 H2O。Libing Chu 等 人 采 用 铁 粉 和 双 氧 水 试 剂 组 成 Fenton 试 剂 处 理 焦 化 废 水 ， 结 果 表 明 ：在 pH 为 6.5， H2O2 剂 量 为 0.3M， COD 的

16、 去 除 率 在 一 小 时 内 能 达 到 44-50%。 刘 金泉 等 人 在 对 焦 化 废 水 采 用 Fenton 试 剂 处 理 时 ， 发 现 ： 调 节 溶 液 pH 至 3， 保 持H2O2 和 Fe2SO4 投 量 分 别 为 1.5 mLL-1 和 1 gL-1， 反 应 时 间 为 60 min 时 ， 废 水COD 和 UV254 的 去 除 率 可 达 最 大 值 ， 分 别 为 41.51%和 82.35%。3.6 A/O 和 A2/O 法A/O 工 艺 是 充 分 利 用 微 生 物 的 反 硝 化 和 硝 化 作 用 进 行 脱 氮 。 利 用 水 中 有 机

17、 物 和 回 流污 泥 作 为 碳 源 ， 污 泥 在 缺 氧 和 好 氧 之 间 往 复 循 环 。 A2/O 法 是 在 A/O 法 流 程 前 加 一 个厌 氧 段 。 A2/O 法 提 高 了 废 水 的 可 生 化 性 ， 为 缺 氧 段 提 供 了 较 好 的 碳 源 。 通 常 ， 焦 化 废水 经 厌 氧 处 理 后 还 达 不 到 排 放 标 准 ,因 而 需 要 好 氧 处 理 作 为 后 续 处 理 工 艺 即 A/O 工 艺 。该 法 较 之 活 性 污 泥 法 去 除 效 率 有 较 大 提 高 , 但 水 力 停 留 时 间 较 长 ， 对 于 焦 化 废 水 中

18、难降 解 有 机 物 去 除 效 果 不 太 理 想 。 A2/O 工 艺 是 在 A/O 工 艺 的 基 础 上 增 加 了 厌 氧 预 处 理段 ,在 好 氧 与 厌 氧 的 反 复 交 替 中 ,一 些 难 降 解 的 多 环 芳 烃 等 得 以 降 解 ， 酚 、 氰 、 COD的 去 除 率 明 显 提 高 ,大 大 增 强 了 可 生 化 处 理 性 。邯 郸 市 某 焦 化 厂 配 套 废 水 处 理 站 通 过 合 理 设 计 工 艺 参 数 并 加 强 管 理 ， 将 焦 化 废 水 处理 系 统 主 体 生 化 工 艺 改 为 A/O 生 物 脱 氮 处 理 工 艺 ， 结

19、 果 表 明 对 COD 和 NH3-N 的 去除 率 分 别 可 达 94.7%和 97.0%， 各 项 出 水 指 标 均 达 到 排 放 标 准 。3.7 SBR 法SBR 工 艺 是 一 种 生 物 降 解 和 除 氮 脱 磷 于 一 体 的 间 歇 运 行 的 废 水 处 理 工 艺 ， 一 切 过程 都 在 一 个 设 有 曝 气 或 搅 拌 装 置 的 反 应 池 内 进 行 ， 分 为 流 入 、 反 应 、 沉 淀 、 排 水 和 闲 置五 个 阶 段 。 SBR 法 用 于 焦 化 废 水 COD 和 氨 氮 的 去 除 是 可 行 的 。山 西 大 学 武 志 强 等 在

20、 SBR 试 验 中 ， 考 察 了 反 应 时 间 和 焦 化 废 水 排 水 量 对 处 理 效 果的 影 响 ， 结 果 表 明 :当 按 充 水 时 10min、 沉 淀 时 间 2h、 闲 置 时 间 1h， 进 水 CODcr 为2105.040mg/L 最 佳 的 反 应 时 间 为 6h， 出 水 CODcr 达 481.152mg/L， 去 除 率 为77.14%。3.8 活性污泥法活 性 污 泥 法 是 在 充 氧 条 件 下 ， 利 用 活 性 污 泥 的 生 物 凝 聚 、 吸 附 和 氧 化 的 特 点 去 除 水中 有 机 物 的 方 法 ， 其 主 要 处 理 构

21、 筑 物 是 初 次 沉 淀 池 、 曝 气 池 和 二 次 沉 淀 池 。 活 性 污 泥 法在 焦 化 废 水 处 理 的 应 用 中 具 有 广 泛 的 范 围 ， 以 及 各 种 活 性 污 泥 工 艺 的 变 形 都 逐 渐 成为 研 究 的 重 点 。杨 宗 鑫 等 人 采 用 活 性 污 泥 法 处 理 焦 化 废 水 的 试 验 中 发 现 ： 在 pH 值 6-8， 温 度 在30-5 之 间 ， 曝 气 6-h， 焦 化 废 水 中 COD 去 除 率 达 到 87.5%， 表 明 活 性 污 泥 能 够 有效 降 解 焦 化 废 水 中 的 有 机 污 染 物 。 南 京

22、 理 工 大 学 卢 永 通 过 包 埋 固 定 化 活 性 污 泥 法 ，即 包 埋 固 定 化 微 生 物 颗 粒 利 用 扩 散 阻 力 在 固 定 化 微 生 物 小 球 内 产 生 氧 的 浓 度 梯 度 ， 通 过控 制 固 定 化 微 生 物 小 球 粒 径 可 在 小 球 内 形 成 好 氧 区 、 兼 氧 区 和 厌 氧 区 ， 并 进 行 焦 化废 水 处 理 ， 试 验 结 果 表 明 该 法 可 有 效 解 决 焦 化 废 水 中 氨 氮 、 酚 、 硫 氰 酸 盐 、 氰 化 物 等有 毒 物 质 的 抑 制 问 题 。 GC/MS 分 析 也 表 明 ， 固 定 化 活 性 污 泥 可 将 焦 化 废 水 中 主 要 有 机物 均 降 解 到 未 检 出 水 平 ， 并 主 要 产 生 酯 类 物 质 。3.9 小结目 前 焦 化 废 水 的 处 理 技 术 主 要 是 生 物 法 ， 其 中 以 普 通 活 性 污 泥 法 为 主 。 上 述 的各 种 方 法 及 其 工 艺 变 形 对 焦 化 废 水 的 处 理 都 存 在 较 理 想 的 可 能 性 ， 各 有 其 优 缺 点 。需 索 研 究 人 员 都 在 各 领 域 积 极 探 索 和 实 践 ， 为 焦 化 废 水 的 处 理 做 出 贡 献 。4 总结与展望