焦化废水资源化利用和零排放工艺应用进展

郭军

（潞安集团建设中心，山西长治 046299）

焦化废水资源化利用和零排放工艺应用进展

郭军

（潞安集团建设中心，山西长治 046299）

分析焦化废水处理现状，详细介绍有机物去除技术、盐分去除技术等焦化废水处理工艺技术及其应用实例，提出目前焦化废水处理工艺技术存在的问题及解决措施。从国内已投运的焦化废水资源化利用工程来看，高级氧化、吸附、膜分离等技术能够有效去除焦化废水中的污染物，回用水指标满足循环水和锅炉补充水的要求，具有显著的推广意义。

焦化废水 干熄焦 生化工艺 深度处理

焦化废水主要来自焦炉煤气初冷和焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝废水，含有大量有毒有害成分，包括酚氰化合物等有机化合物、氨氮等其他无机化合物，其中最难生物降解的有吡啶、吲哚和喹啉等几种污染物[1]。由于焦化废水成分复杂，各类污染物浓度高、可生化性低、难以生物降解，因此对焦化废水的处理与利用一直是国内外相关学者研究的热点。

1 焦化废水处理现状

焦化废水处理的主要方法有物理法、化学法、生物法以及或两种或三种方法的组合。化学法主要有药剂法，物理化学方法主要有沉淀法、气浮法、树脂法、膜分离等，生物化学法主要采用活性污泥法或者生物膜法。近几年，许多科研部门研究高效生物菌种、催化氧化、SMART[2]等吸附技术。从多年焦化废水工程生产运行实际经验可以看出，生物化学法用于焦化污水处理是一种较为经济的处理工艺，已在国内各焦化厂废水处理工程中广泛采用。生物化学法是微生物在有氧条件下，通过细胞合成、新陈代谢等作用转化或降解水中的有机物，使有机物变成二氧化碳和水，是一种典型的经济高效技术；而硝化反应主要是将水中的氨氮转变成硝态氮的过程，反硝化是将水中的硝态氮转变为氮气的过程。目前，国内焦化废水处理主要采用硝化—反硝化（A/O）工艺及在此基础上开发的A-A-O工艺、A-A-O-O工艺。

随着《GB 16171—2012炼焦化学工业污染排放标准》的颁布执行及干熄焦项目的投产，仅靠原先的生物化学方法已经不能达到处理要求，且独立焦化企业水平衡被破坏，废水不能被循环使用，因此各个企业纷纷上马焦化废水深度处理工艺，开展焦化废水的改造升级及资源化利用。

2 焦化废水处理工艺技术及其应用

焦化废水现有的处理工艺是预处理+生化等，新增工艺是在原生化工艺的基础上增加物理和化学的方法，主要有混凝、催化氧化、膜分离等，亦称深度处理，主要作用是进一步去除水中的色度、悬浮物、难降解有机物及盐分，使水质达到一定标准，可以循环利用。

2.1 有机物去除技术

2.1.1 高级氧化技术

高级氧化技术是在难生物降解（氧化）背景下提出的，应用此技术能产生具有强氧化能力的羟基自由基（·OH），羟基自由基（·OH）能使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。高级氧化技术一般需要高温高压、电、声、光照辐射及催化剂等反应条件，按照反应条件可分为光化学氧化、催化湿式氧化、Fenton氧化、臭氧氧化、电化学氧化等[1]。

2.1.1.1 光化学氧化法

光化学氧化法在光辐射条件下激发O3、H2O2、O2和空气等氧化剂，产生·OH氧化分解有机物，主要包括光激发氧化法（如O3/UV）和光催化氧化法（如TiO2/UV）。光激发氧化法与光催化氧化法的区别在于是否在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂，共同点是两者都在光辐射条件下产生·OH氧化分解有机污染物。

2.1.1.2 催化湿式氧化法

催化湿式氧化法是在高温（123～320℃）、高压（0.5～10 MPa）的条件下，通过催化剂（氧化物、过渡金属等）作用，将污水中的污染物氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质的方法。

2.1.1.3 臭氧氧化法

臭氧氧化法主要是通过臭氧的强氧化作用，将水中的污染物氧化成二氧化碳和水的过程。根据作用机理可以分为直接反应和间接反应。其中：直接反应是指臭氧与有机物直接发生的化学反应，具有较强的选择性，对不饱和烃类化合物有较强作用；间接反应是指在催化剂（金属类）或者光照的条件下，臭氧分解产生·OH分解有机物进行的氧化反应。

2.1.1.4 Fenton氧化法

Fenton法是利用亚铁离子的作用，使H2O2催化生成具有强氧化能力的·OH自由基，使水中各种难降解的有机化合物氧化分解，转变成二氧化碳和水的过程。用Fenton法处理难降解废水的影响因素主要有pH、H2O2的投加量和铁盐的投加量。

2.1.2 吸附技术

吸附是流体（气体或者液体）与比表面积大的多孔固体接触时流体中某一组分或多个组分在固体表面富集的现象。根据作用原理，可以分为物理吸附和化学吸附，吸附剂因具有较大表面积，能广泛吸收废水中的污染物，使水质得到净化[2]。

2.1.3 膜生物反应器（MBR）

膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR）为膜分离技术与生物处理技术合二为一的新型废水处理技术，以膜组件取代传统活性污泥法末端的二沉池，使生物反应器中活性污泥保持较高浓度、微生物有机负荷提高、污水处理设施占地面积减少，并通过延长污泥泥龄减少剩余污泥量，主要作用机理是利用膜分离截留水中的大分子有机物与活性污泥[3]。

2.2 盐分去除技术

2.2.1 反渗透分离技术

反渗透又称逆渗透，是以压力差为推动力、从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。反渗透可以去除水中多价及单价离子，分离效率高，脱盐率高[4]。

2.2.2 电渗析技术

电渗析技术是在外加直流电场的条件下，利用离子交换膜的选择透过性（即阳离子可以透过阳离子交换膜，阴离子可以透过阴离子交换膜），阴、阳离子分别向阳极和阴极定向移动的过程，从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化，是电化学和渗析扩散过程的结合[5]。

2.3 应用实例

从国内已投运的焦化废水回用工程中筛选出几家有代表性的废水工程，如表1所示。

表1 工程应用实例

3 存在问题及解决措施

3.1 存在问题

1）因受上游工艺影响，焦化废水水质波动较大，对生化系统的冲击较大，造成后续工序的不稳定情况较多，反渗透膜化学清洗较为频繁，对膜的寿命影响较大。

2）化学清洗液、解析液（吸附剂再生）都是富含钙镁及有机物的污水，色度和悬浮物较高，处理难度较大。

3）浓盐水的去向一直是一项难题，目前主要用于湿熄焦和煤场抑尘，制约了干熄焦的发展。

3.2 解决办法

及时了解水质动态变化，强化分析监测，增加调节池及事故池容量，稳定水质；利用新技术处理化学清洗液和浓盐水，增加回收率等措施。

4 结语

从国内已投运的焦化废水资源化利用工程来看，高级氧化、吸附、膜分离等技术能够有效去除焦化废水中的污染物，回用水指标满足循环水和锅炉补充水的要求，具有显著的推广意义。

[1]刘金泉，王凯，王发珍.几种高级氧化技术在焦化废水深度处理中的应用比选[J].水处理技术，2009（1）：112-115.

[2]肖林波，曲鹏飞，张建孝.焦化废水深度处理研究进展[J].山东冶金，2012，34（5）：5-7.

[3]刘玉忠，苗宇峰.焦化废水深度处理回用技术进展及探讨[J].广东化工，2014，41（7）：145-147.

[4]穆明明，左青.全膜法在焦化废水回用的应用[J].工业水处理，2015，35（1）：97-100.

[5]梁源，姚林，赵志娟，等.焦化生化出水电渗析脱盐研究[J].化学工业与工程，2015，32（5）：85-91.

（编辑：胡玉香）

Progress of Coking Wastewater Reuse and Zero Emission Process

GUO Jun
（Construction Center of Shanxi Lu’an Group Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 046299）

This paper analyzes the current situation of coking wastewater treatment,introduces the organic removal technology,salt removal technology of coking wastewater treatment technology and its application,and puts forward existing problems and countermeasures of the current coking wastewater treatment technology.From the perspective of coking wastewater recycling projects,advanced oxidation,adsorption,membrane separation technology can be effectively remove pollutants in coking wastewater and reclaimed water meets the requirement of circulating water and boiler water,which has significant promotion significance.

coking wastewater,coke dry quenching,biochemical process,advanced treatment

X703

A

1672-1152（2016）06-0037-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.06.13

2016-12-12

郭军（1984—），男，工程师，硕士，主要从事环保工程建设及三废资源化利用工作。