煤化工焦化废水资源化处理

焦化废水资源化处理

辽宁工程技术大学，阜新123000

摘要：

焦化废水是一类污染物种类多、成分复杂的高浓度有机废水，含有大量无机污染物，经过深度处理以后基本可以实现回用和排放标准。本文归纳了焦化废水深度处理的几种常见方式，将其按照处理废水中污染物的不同，分为有机物处理和盐类处理两大类。通过对比几种处理方式的优缺点，找出最科学的处理方式，并考虑多种方法的联合技术，挑选出焦化废水的最佳处理方式，实现焦化废水的资源化处理。

关键词：焦化废水；深度处理；资源化；液膜分离技术；联合技术

1．引言

迄今为止，全球的大多数国家和地区的燃料和化学品的主要原料为石油和天然气，众所周知，石油和天然气的储量十分有限，仅够使用40-60年，中国作为高能源密度的国家，现在矿物(不含铀)的可开采储量占全世界11%，远大于石油、天然气的储量，足够维持150年以上，这就给煤化工产业的发展带来了机遇，同时也带动了焦化工业的发展。我国自1914年第一座焦化厂——石家庄焦化厂开办以来，焦化工业伴随着钢铁工业的发展成为煤化工领域中重要的分支。但是，煤化工炼焦企业在生产过程中产生了大量的有毒有害的焦化废水，对当前水资源紧缺和环境污染带来了很大的压力，同时危害人类健康，成为了制约其发展的主要因素之一。传统的生物处理方法存在消耗资源多、工作效率低的问题，因此如何实现焦化企业废水资源化处理成为了每个焦化企业都要直面的问题。

2．焦化废水来源

焦化废水是煤高温干馏、煤气净化以及化工产品回收、精制过程中所产生的高浓度废水。其主要来源：(1)剩余氨水由煤在高温干馏过程中煤气中凡能溶于水或微溶于水的物质在冷凝液中形成占焦化废水总量的一半以上；(2)煤气净化过程产生的废水；(3)焦油加工、粗苯精制过程产生的废水。

3．焦化废水组成与特性

焦化废水的组成十分复杂不仅含大量氨盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等无机化合物。酚、苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物含量也较高可生化性差。经过生化和混凝沉淀处理后达标排放的焦化废水CODcr150~200mg/L，BOD510~20mg/L，SS50~70mg/L，油3~5mg/L，氨氮15~20mg/L，总磷1~2mg/L、pH6．5~9，总硬度150~200mg/L，TDS1500~2000mg/L，CI-250~500mg/L。处理前焦化废水COD浓度在5000～8000mg/L氨氮浓度在2000～3000mg/L由此可见，焦化废水是一种典型的高污染、有毒、难降解的工业废水。由于各焦化厂生产条件、生化处理工艺及稀释水质分离条件等的差异各焦化厂生化出水的水质不尽相同但有共性一般具有以下特点：有机物、悬浮物、硬度、含盐量和油含量较高[1]。

4．焦化废水深度处理方法

从表1可知焦化废水COD、氨浓度较高，变化范围大，焦化废水深度处理既要处理水中的大量有机物、油、悬浮物，同时兼顾去除水中的盐分、硬度、碱度与氯化物等。

表1 焦化废水水质（mg/L）

注ρ为质量浓度的法定符号，下同。

4．1有机物的处理

焦化废水中COD、NH3-N浓度较高，有机物成分复杂，主要有酚类化合物、多环芳香族化合物，含氮、氧、硫的杂环化合物及脂肪族化合物。赵建夫[2]焦化废水的水质，其结果列于表1。何苗[3]废水中主要有机物的类别与含量，结果

列于表2。从表2可以看出，废水中有机物种类多，给生物降解带来一定的困难。

表2 焦化废水中有机物类别及含量

4．1．1活性炭吸附法

吸附法是物理化学法的一种，是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积，将废水中的溶解性有机物吸附在表面从而达到分离。根据固体表面吸附力的不同，吸附可以分为表面吸附、离子交换吸附和专属吸附3种类型，在焦化废水深度处理中应用比较多的是表面吸附(活性炭吸附)。活性炭吸附技术被广泛用于污水处理领域，但是活性炭吸附需要再生，处理成本较高。针对活性炭吸附法操作成本高的问题，开发高效、低廉的吸附剂势在必行。以改性焦炭作为吸附剂对焦化废水进行深度处理，结果表明，不需其他工艺辅助，不调节ｐＨ值及水体温度，吸附时间60min，每200mL废水改性焦炭投加量为13g的条件下，可将废水中COD

从93mg/L降低至48mg/L左右，吸附饱和后的改性焦炭可脱附再用或至烧结配矿。石秀旺［4］等利用钢渣过滤生化后出水，结果表明钢渣能够吸附废水中的部分难生化降解的大分子有机物，能明显降低废水COD及色度，有一定的可行性。郭海霞［5］等开发了一种无机－有机复合膨润土用于焦化废水深度处理，结果表明，经过改性的膨润土在一定的试验条件下对焦化废水出水中COD除率可达47%。除上述几种吸附剂之外，还有研究使用粉煤灰结合石灰［6］、树脂［7］、改性沸石［8］等深度处理焦化废水的方法。

4．1．2．Fenton试剂氧化法

Fenton试剂氧化是利用H2O2、Fe2+、Co2+、Cu2+、Ni2+(Fenton试剂)在酸性条件下产生具有很强氧化能力的－OH有效氧化废水中有机物，可降低废水的COD和色度［9］。图1为分别以四种金属离子作UV/Fenton体系的催化剂时，不同投加量对COD去除率的影响。可以看出，Fe2+的处理效果比较明显，当Fe2+投加量为0．0015mol/100ml废水时，COD去除率达最大值79．36%。例如H2O

２和FeSO４按照一定的比例混合得到氧化性极强的药剂，处理废水时不仅有氧化作用而且有混凝作用。Fenton处理难降解污水时，反应迅速，反应条件缓和，其缺点是在废水中会引入Fe2+、Co2+、Cu2+、Ni2+等其他物质。刘卫平［10］等在焦化废水生化出水中投加Fenton试剂，之后又投加PAM、PAC和PFS等混凝剂强化处理，在一定的PH值下，废水COD去除率分别可达45%、49．9%和51．1%。于庆满［11］等采用Fenton试剂氧化、混凝及联用技术对生化后废水进行深度处理，确定了合适Fenton试剂氧化混凝工艺条件，结果表明，经联合工艺处理后的焦化废水COD去除率达到88%，色度、浊度去除率达到90%以上。