焦化废水概况

焦化废水概况近年来，国际、国内市场焦炭产业一派繁荣，焦炭价格不断攀高，炼焦利润如同炼黄金；但炼焦是高污染行业，两吨煤只能炼出一吨焦，每产一吨焦炭就要排放4.35千克二氧化硫和6千克烟尘，炼焦所排出的焦油、废水含有大量有毒物质，渗入地下后将长期污染地下水。

西方发达国家认为炼焦“有百害却仅有一利”，纷纷从本土撤出或迁移。

废水的来源焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水。

其组成复杂，含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，其中以蒸氨过程中产生的剩余氨水为主要来源。

蒸氨废水是混合剩余氨水蒸馏后所排出的废水。

剩余氨水是焦化厂最重要的酚氰废水源，是含氨的高浓度酚水，由冷凝鼓风工段循环氨水泵排出，送往剩余氨水贮槽。

剩余氨水主要由三部分组成：装炉煤表面的湿存水、装炉煤干馏产生的化合水和添加入吸煤气管道和集气管循环氧水泵内的含油工艺废水。

剩余氨水总量可安装炉煤14%。

剩余氨水在贮槽中与其它生产装置送来的工艺废水混合后，称为混合剩余氨水。

混合剩余氨水的去向，有的是直接蒸氨，有的是先脱酚后蒸氨，有的是与富氨水合在一起蒸氨，还有的是与脱硫富液一起脱酸菜氨，脱酸蒸氨前要进行过滤除油。

焦化厂还含一些其它废水，其所占比例不大，污染指标较低。

废水的特点从物质所含能量的水平来划分，焦化废水中含有三大类物质。

第一类为单环和多环类有机化合物，该类物质种类较多，其中以酚类含量为最多，其他为微量。

该类物质所含能量相对较高，其中的大部分都可以用焚烧、湿式氧化、超声波、臭氧、液氯、二氧化氯、离子交换等化学或物理化学的方法来去除，但是这些方法的运行成本都极其昂贵。

在上个世纪八十年代以前，国内外普遍采用废水溶剂脱酚或蒸汽脱酚的方式从废水中提取酚，脱酚后的废水中所剩余的酚及其他有机物类再利用生化的方法脱除，当时这是一个比较经济有效的治污途径。

但在上个世纪在八十年代以后，由于酚市场的萧条，新建的焦化项目除极个别的厂外，全部都取消了废水溶剂或蒸汽脱酚，取而代之的是全部由生化的方法来去除。

在这里需要特别说明的是，酚极容易被微生物所利用，酚含量在400～1000mg/L的焦化废水，在曝气时间2～6h的情况下，微生物都可以使废水含酚的浓度降到1mg/L 以下；酚浓度为20000mg/L的特高浓度酚水，微生物在三昼夜内可以使其中的酚浓度降至1mg/L左右。

近年来，国内普遍采用了预反硝化生物脱氮工艺，因而酚类有机物也就成了微生物兼氧反硝化不可缺少的能源和碳源来源。

现在尽管酚是稀缺和重要的化工及医药资源，但是出于废水生物脱氮的需要，在新建的焦化厂中，并没有从焦化废水中提取酚。

这是因为，如从废水中提取了酚，要想实现焦化废水的生物反硝化，就必须额外地向废水中补加诸如甲醇一类的有机物，显然这样的做法是不经济的。

认为焦化废水中酚类有机物难于生物降解的观点是有失偏颇的，特别是在一些焦化废水处理方案中，有的在生化处理前增加一些物理或化学处理措施，目的是为了脱除酚类物质，但不知这样的工艺，不仅要增加大量的基建投资和需要付出极其昂贵的运行费用，更重要的是，其工艺已经破坏了焦化废水生物预脱氮成立的基础，已经不可能实现焦化废水的生物脱氮了。

生产实践的事实已证明，在焦化废水生物脱氮处理中，其中的大部分酚类物质都已被去除。

焦化废水中的第二类物质为含碳类无机化合物，主要为氰化物、硫氰化物，特别是硫氰化物含量特别高，这些物质都属叠氮类化合物，其中的“N≡C”键中的电子所拥有的能量较低，因此该键构比较稳定，其断裂和重组需要消耗能量和在特殊的环境条件下进行。

其实这些物质属于有机和无机两性化合物，其水解产物为甲酸、NH4+和SO42-，该类物质所含能量较有机物要低。

尽管该类物质能够被许多物理或化学的方法所去除，但是极易造成硫和氮类氧化物的二次污染。

硫氰化物的含量在焦化废水中含量比较多，这一点被许多从事焦化废水的人所忽略。

其实焦化废水中硫氰化物是继酚后，产生COD类物质的第二大来源，硫氰化物去除得彻底与否，直接关系到处理后水的COD含量。

硫氰化物较酚难被微生物去除，一般只有焦化废水中的酚浓度在10mg/L以下时，硫氰化物才能被微生物利用，而且还需要有一定的水力停留时间作保证。

在废水生物处理中，硫氰化物也是产生NH3-N的一个主要来源。

硫氰化物属于含一个碳的化合物，在处理单一的含硫氰化物的废水时，一般要由专一的脱硫氰化物的菌种来完成，但是在酚-硫氰化物联合生物处理的系统中，不需要这种专一的细菌。

在焦化废水生物处理中，脱除硫氰化物是实现氨氮生物氧化的前提条件。

不考虑脱除硫氰化物的焦化废水处理工艺，是一个不完全的焦化废水处理工艺，对于生物脱氮处理工艺而言，它可能是一个失败的工艺。

焦化废水中的第三类物质为不含碳的氨氮类无机化合物，该类物质所含的能量要远较有机物和含碳无机物低，因此该类物质很难被诸如湿式氧化、液氯氧化等众多的物理和化学的方法来去除。

只有创造出适合氧化氨氮类物质细菌生存和生长的条件，并且培养出各种所需的菌种，才有可能实现氨氮的好氧生物氧化。

由于焦化废水中所含氨氮浓度较高，一般要用物理和生化的方法联合处理，即高浓度的焦化废水一般要先通过加碱和蒸氨脱除其中的大部分挥发氨和固定氨，蒸氨后的蒸氨废水中所残留的氨氮，再由生化的方法来去除。

蒸氨后蒸氨废水中氨氮浓度的高低，与煤气净化的脱硫脱氰工艺有关，此外也与蒸氨和生化的综合运行成本有关。

一般情况下，应以控制蒸氨和生化的综合运行成本为最低为最佳。

综上所述，焦化废水中所含化学物质的多样性，不同类型物质所能量水平的明显等级差异，就决定了焦化废水不可能用一种单一的方法，来得到完全处理。

焦化废水的生物处理是一个多菌群的联合处理，而各生物菌群又生活在一个既相互依存，又相互制约，到处存满矛盾的复杂生态环境中，且各生物菌群生活习性各异，并且存在着近一半的弱势群体，如果某一生物菌群培养不出来，生物脱氮就不会成功，如果体系中某一菌群出了问题，整个系统就会瘫痪，这其中的好多现象，在以单一菌群为主的废水生物处理系统中，是根本不存在的，这也就是焦化废水生物脱氮处理不同于其他废水生物处理工艺的原因所在，而这种不同是由焦化废水的水质特性决定的。

总的来说，焦化废水具有成分复杂，有毒难降解，有机物含量高，氨氮浓度高，水质水量变化大的特点，故普通物化、生化法处除效率低，出水不达标，因此，处理好该废水的关键在于选择有效的处理手段。

焦化废水的危害焦化废水中含有大量环链有机化合物、叠氮类无机化合和氨氮等，这些物质无论是进入水体（如排入地面水体或渗入地下水体），还是其中的一些物质释放进入大气，他们都会直接的或间接地对动、植物产生严重的危害。

人直接食用了含这类物质一定浓度的水，或长时间的吸入含该类物质的空气，会得病，严重者可以致癌；特别是有些物质可在动物或植物体内富集，使其浓度浓缩许多倍，最终通过食物链可侵害到人；焦化废水中的含碳类化合物多数都是耗氧类物质，它们进入水体后要消耗水体中的溶解氧，严重时可以导致水体的腐化；而焦化废水中的含氮类物质，能导致水体的富营养化，可以导致藻类的大量滋生和繁殖；氨氮在水体中还能转化成硝态氮，婴幼儿食用了含有一定浓度硝态氮的水，可导致白血病。

由于焦化废水对自然生态的破坏极其严重，对人类的威胁巨大，因此，不仅要对其进行治理，而且要进行彻底的治理，并且要防止污染的转移和产生二次污染。

污染治理既不是可有可无的事情，也不是只有消耗没有产出的花钱项目，污染治理不仅具有明显的环境效益和社会效益，而且根据国家“三同时”的建设原则，污染治理完备与否，是建设项目能否投产和运行的先提条件，就如同生产就不得不用电、不得不雇工一样。

如果生态一旦遭到严重破坏，不仅会给人类带来灾难，而且恢复生态所付出的经济代价可能要比现在所得到的经济效益高出数倍，而且恢复生态所需的时间往往要数十年，乃至上百年。

焦化废水治理现状在技术方面，经过数十年的公关和废水治理的生产实践，国内焦化废水治理从无到有，从单项治理到综合治理，现已实现了焦化废水的完全无害化治理，特别是在生物处理技术方面已处于国际领先地位。

在上个世纪六十年代，国内首先实现了焦化废水的“生物脱酚处理”；接着在上个世纪七十年代末，又实现了以降低焦化废水COD为目的的“酚氰废水处理”；而在上个世纪九十年代初，我们在焦化废水完全无害化治理，即“焦化废水生物脱氮处理”方面又取得了重大突破，一举使国内焦化废水治理独具国际领先地位。

目前我们在国内外设计的焦化废水处理，全部采用了生物脱氮处理，并且有不少厂都已顺利投入运行，最早焦化废水生物脱氮处理装置已运行多年。

在经济方面，经过近三十多年的高速发展，我国国民经济及多数企业的经济实力都有了极大的提高，特别是近几年来焦化工业跳跃式的发展，使焦化工业治理污染的前景变的十分光明。

在十几年以前，由于中国经济的发展始终落后于技术的进步，而治理污染的支出在企业的成本中又始终占据着举足轻重的分量，甚至有时已威胁到了企业的生存，因此先进的废水治理技术难以得到推广，尽管如此，那时国内所有的焦化企业对焦化废水还是进行了治理，尽管是不完全治理，但是重大危害以消除。

在2000年前后的几年中，由于国有冶金企业的改制和民营焦化企业的大量出现，受到资金和市场的制约，焦化行业环境治理的欠债比较多。

近几年来，由于不可再生能源和稀有原材料工业经济价值的突现，焦化工业也得到了高速发展，特别是焦炭价格的大幅提高，使焦化废水治理的成本，由原来的负担不起，转而变成治污支出与企业收入比，已不是太大的负担，这一重大经济转变，使焦化废水实现无害化治理有了经济基础。

特别是一些民营企业家随着财富积累的逐渐完成，关注社会进步、关注慈善事业、关注自然环境已成为他们的主动选择，从这一点上来说，又为环境治理提供了有利的政治基础。