焦化廢水深度處理及研究現狀分析

    焦化廢水是一種高濃度、高污染的有機廢水，其毒性大，可生物降解性差，是鋼鐵工業難處理的一類廢水。目前鋼鐵企業普遍采用預處理+生化處理+混凝沉淀處理工藝，出水多回用于濕法熄焦、煤場散水等對水質要求不高的用戶。隨著國家環保標準的日益嚴格以及水資源的日益緊張，對焦化廢水深度處理并回用于鋼鐵生產變得日益迫切。

    焦化廢水主要是指在煤煉焦、煤氣凈化、化工產品回收和化工產品精制過程中產生的廢水。由于受原煤性質、產品回收、生產工藝等多種因素的影響，導致廢水成分異常復雜。焦化廢水中所含有機物主要以酚類化合物為主，其含量達到有機物總量的一半以上，剩余有機化合物主要為含硫、氧、氮的雜環有機化合物以及多環芳香族有機化合物等。焦化廢水以其排放量大、成分復雜、處理困難等特點使焦化廢水極難再循環利用或者達標排放。因此，降低焦化廢水中的污染物濃度，提高廢水的循環利用率是亟待解決的問題。

    一、慨述

    焦化廢水是煤高溫干餾、煤氣凈化以及化工產品精制過程中所產生的高濃度有機廢水。其組成十分復雜，含有酚、苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機污染物，還含有青化物、硫化物和氨氮等有毒有害物質，廢水色度高。

    處理前焦化廢水的COD濃度在3000～5000mg/L，氨氮濃度在300～500mg/L，由此可見，焦化廢水是一種典型的高污染、有毒、難降解的工業廢水。

    目前，國內大多數企業采用預處理重力除油、浮選除油、污水調節、生物脫氮處理及后混凝處理等工藝，基本可實現達標排放。但排放的焦化廢水仍會對水體產生不利影響，許多企業開始探索將需外排的廢水經深度處理后回用于生產，以實現焦化廢水不外排。

    另外，焦化廠循環冷卻水在使用之后，水中的鈣、鎂、氯根、硫酸根等離子，溶解性固體和懸浮物相應增加，空氣中污染物如灰塵、雜物、可溶性氣體以及換熱器物料泄露等，均可進入循環冷卻水系統，使焦化廠循環冷卻水系統中的設備和管道腐蝕、結垢，造成換熱器傳熱效率降低，過水斷面減少，甚至是設備管道腐蝕穿孔

焦化廠循環冷卻水系統中結垢、腐蝕還與微生物的繁殖息息相關，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕，而腐蝕產品又引起污垢。因此，要解決焦化廠循環水系統中的這些問題，還必須進行綜合治理。

    二、焦化廢水深度處理技術

    由于現有的焦化廢水處理工藝很難滿足日益嚴格的環保標準，因此從企業發展的長期來看，必須對焦化廢水進行深度處理。目前，焦化廢水深度處理技術主要包括混凝沉淀法、吸附法、生物化學法、氧化法和膜分離法。

    1、混凝沉淀法。混凝沉淀法是在廢水中加入一定量的混凝劑，使廢水中難以沉淀或過濾的污染物通過物理或化學作用使其集結成較大的顆粒，從而達到分離的目的。常用的混凝劑有聚合硫酸鐵（PFS）、聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。目前研究的重點就是開發新型復合混凝劑。如寶鋼焦化廢水采用M180 復合型混凝劑、邯鋼采用JY-202 復合型混凝劑后，其處理效果均優于PFS 等混凝劑。

    2、吸附法。吸附法是利用多孔性吸附劑的吸附作用，對焦化廢水中的污染物質進行去除。目前研究的吸附劑有活性炭、粉煤灰、褐煤、膨潤土、焦粉、高分子聚合物和吸附樹脂等。由于活性炭具有*的孔結構和吸附性能，被廣泛地應用于焦化廢水深度處理工藝中，如韓國浦項、中國臺灣中鋼和中國寶鋼等。同時也可以采用多種吸附劑聯合使用， 如爐渣過濾-樹脂吸附、沸石-活性炭復合材料吸附等。

    3、生物化學法。目前用于焦化廢水深度處理的生物化學法主要有曝氣生物濾池（BAF）和膜生物反應器（MBR）。BAF 是一種新型生物膜法， 對有機污染物和氮、磷等具有較好的去除效果，其特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節省了后續沉淀池，具有基建投資少、出水水質好、運行能耗低、運行費用省等優點。

    MBR 是將膜技術與生物技術相結合的一種先進的廢水處理方法，主要是先利用生物技術去除水中可生物降解的有機污染物，然后利用膜技術過濾懸浮物和水溶性大分子物質，降低水濁度。MBR 具有處理效率高、占地面積小、自動化程度高等優點，是有發展前景的污水處理和中水回用技術。

    4、氧化法。氧化法是指通過不同途徑產生具有高反應活性的羥基自由基，再利用其強氧化性將水中的有機污染物降解，生成小分子物質，甚至直接轉化為CO2和水。氧化法可以有效去除水中難降解的有機污染物，具有處理效率高、無二次污染等優點。在焦化廢水深度處理領域，研究和應用較多的氧化法有Fenton 氧化試劑法、臭氧氧化法、電化學氧化法、光催化氧化法和超聲波氧化法等。

    5、膜分離法。膜分離法是一種具有巨大潛力和實用性的廢水處理技術，其原理是以選擇性透過膜為分離介質，通過在膜兩邊施加一個推動力如濃度差、壓力差、電位差等，使廢水中的組分選擇性的透過膜，從而達到分離凈化的目的。膜分離技術應用于廢水處理具有能耗低、效率高和工藝簡單等特點。目前，應用的膜分離技術主要有微濾、超濾、納濾和反滲透〔9〕。近年來，在焦化廢水深度處理領域，研究與應用較多的是超濾-反滲透的雙膜法焦化廢水處理工藝， 經超濾-反滲透處理后的焦化廢水， 出水符合工業循環冷卻水水質標準，可回用于凈環補充水、鍋爐軟水補給水，甚至部分替代新水。

    三、焦化廢水深度處理技術的研究方向

隨著環保標準的日益嚴格，焦化廢水深度處理技術將廣泛應用于焦化廢水處理領域，其主要研究方向集中于：

    （1）吸附法和混凝沉淀法是目前應用較多的焦化廢水深度處理技術，未來的研究方向是開發、高選擇性、無二次污染的混凝劑和吸附劑，進一步降低處理成本和改善處理效果。

    （2）MBR 法和膜分離法具有處理效率高、占地面積小等優點， 近幾年在國內外焦化廢水深度處理中得到了一定的應用， 未來將是焦化廢水深度處理領域的關鍵技術。對于MBR 法和膜分離法的主要研究方向是開發低成本的過濾膜。

    （3）氧化法具有處理效率高、氧化速度快、無二次污染等優點， 雖然目前多數氧化技術還處于實驗室研究階段， 存在處理成本高或難以工業化的問題。但還是在焦化廢水深度處理領域具有廣闊的應用前景。未來氧化法的研究重點就是加快推進氧化法的工業化實施，同時開發低成本、率的氧化劑和催化活性好、穩定性強、效率高的催化劑。

    （4）開發多種焦化廢水深度處理技術的聯合工藝也是焦化廢水深度處理領域的研究方向。焦化廢水深度處理技術雖多， 但單一方法處理效果并不能滿足要求，且各方法都存在著處理成本較高的問題。在實際應用中可以將某些技術聯合起來，取長補短。

    目前，針對焦化廢水深度處理的技術研究很多，但在實際中，由于投資和運行成本高，技術工業化不成熟等問題，不能很好的應用。因此，一方面進一步研究、開發處理效果好、投資運行費用低、無二次污染、易于操作管理的新技術，另一方面將現有方法進行有機結合，取長補短，找到組合工藝，并*工藝使之能快的工業化，將是焦化廢水深度處理的發展方向。目前，人們對焦化廢水深度處理技術的研究較多，工業化應用進程正在逐漸推進。對于鋼鐵企業，將焦化廢水進行深度處理，并梯級回用于濕熄焦、原料灑水、燒結配料、高爐沖渣、轉爐燜渣和循環水補充水，終實現*，將是其可持續發展的必然舉措。