專題焦化廢水處理方法的分析研究進展

1、專題題目：焦化廢水處理方法的研究進展內(nèi)容摘要：焦化廢水是國內(nèi)外工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的難題。目前，國內(nèi)外對焦化廢水中酚、富等有毒物質(zhì)的處理，生物活性污泥法是一個比較普遍有效的方法。但對其中NH3-N、氟化物、COD等去除效果較差，難以滿足外排要求，因此，國內(nèi)外對焦化廢水處理工藝和凈化技術(shù)改進進行很多研究，不同國家有自己特點，操作、運行、測試和監(jiān)控等技術(shù)也更多地向節(jié)能、經(jīng)濟、高效和實用方向發(fā)展。焦化廢水的最終排放，視本國國情、地質(zhì)環(huán)境、環(huán)保法規(guī)以及當?shù)厣鷳B(tài)狀況而定?？傮w而言，我國焦化廢水的治理水平與國外基本相當，但仍存在一定差距。關(guān)鍵詞：焦化廢水處理技術(shù)方法發(fā)展趨勢研究現(xiàn)狀方向一、焦化廢水處理技術(shù)簡況

2、焦化廢水處理方法有以下幾種：1.1 活性污泥法一般情況下，活性污泥法處理焦化含酚廢水的流程是：廢水先經(jīng)預處理一一除油、調(diào)均、降溫后，進入曝氣池，曝氣后進入二次沉淀池進行固液分離，處理后廢水含酚質(zhì)量濃度可降至0.5mg/L左右，廢水送回循環(huán)利用或用于熄焦，活性污泥部分返回曝氣池，剩余部分進行濃縮脫水處理。1.2 生物鐵法生物鐵法是在曝氣池中投加鐵鹽，以提高曝氣池活性污泥濃度為主，充分發(fā)揮生物氧化和生物絮凝作用的強化生物處理方法。此法的工藝包括3個部分：廢水的預處理、廢水的生化處理和廢水的物化處理。1.3 炭-生物法國內(nèi)一些焦化廠生化處理裝置由于超負荷運行或其他原因，處理后的水質(zhì)不能達標，炭一生物

3、法是在原傳統(tǒng)的生物法的基礎(chǔ)上再加一段活性炭生物吸附、過濾處理。老化的活性炭采用生物再生。1.4 投加生長素強化生化法現(xiàn)有焦化廠生化處理曝氣池容積偏小，酚、富化物和COD降解效率較低的情況下，用投加生長素來提高活性污泥的活性和污泥濃度，強化現(xiàn)有裝置的處理能力。1.5 高溫好氧微生物處理焦化廢水生化法處理焦化廢水工藝對溫度要求較嚴格，一般水溫控制在10-40Co1.6 缺氧-好氧A-Q法處理焦化廢水A-O法內(nèi)循環(huán)生物脫氮工藝，即缺氧-好氧工藝，其主要工藝路線是缺氧在前，好氧在后，泥水單獨回流，缺氧池進行的反硝化反應，好氧池進行硝化反應，焦化廢水先流經(jīng)缺氧池而后進入好氧池。硝化與反硝化反應過程中所參

4、與的微生物種類不同，轉(zhuǎn)化的基質(zhì)不同，所需的反應條件也不相同。其主要工藝特征是：將脫氮池設(shè)置在去碳硝化過程的前部，一方面使脫氮過程能直接利用進水中的有機碳源而可省去外加碳源；另一方面，則通過硝化池混合液的回流而使其中的NQ在脫氮池中進行反硝化。1.7 利用煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水利用煙道氣含有硫化物和焦化廢水中氨進行化學反應，使二者均可得到凈化的以廢治廢”的新方法。該方法利用煙道氣處理焦化廢水與普通生化法截然不同，它是將廢水中的污染物，主要是有機污染物以固化狀態(tài)與廢水分離，而廢水中的水分基本達到汽化，從而實現(xiàn)了廢水經(jīng)處理后的零排放。1.8 催化濕式氧化法處理技術(shù)此法是在一定溫度、壓力

5、下，在催化劑作用下，經(jīng)空氣氧化使污水中的有機物、氨分別氧化分解成CO7力0及沖等無害物質(zhì)，達到凈化目的。1.9 焦化廢水深度處理技術(shù)焦化廢水二級處理出水中COD和NH3-N常常超標，常采用深度處理予以解決，許多學者已研究出一些深度處理方法，如化學氧化法，折點加氯法、絮凝沉淀法、吸附過濾法等，但由于經(jīng)濟和技術(shù)條件等原因，需進行經(jīng)濟、技術(shù)比較方可采用，目前較為經(jīng)濟可行的深度處理的方法有：絮凝沉淀法與生物強化技術(shù)；粉煤灰吸附法；氧化塘深度處理法；A-0法+接觸氧化法。1.10 高新技術(shù)已有如下處理工藝和技術(shù)進行實驗或進入工業(yè)性實驗階段，但需有待總結(jié)、完善、提高與技術(shù)集成。新物化法處理焦化廢水HSB法

6、處理焦化廢水三相氣提升循環(huán)流化床處理技術(shù)固定化細胞技術(shù)芬頓試劑處理技術(shù)微波與超聲波處理技術(shù)納M處理技術(shù)二、國內(nèi)外焦化廢水處理現(xiàn)狀與發(fā)展2.1 國外焦化廢水處理技術(shù)簡況焦化廢水的處理方法雖然很多，但目前各國應用最廣泛的還是生化處理法。在各種生化處理中，活性污泥法占地少，處理效率較高，受氣溫影響小，衛(wèi)生條件好，因而得到普遍應用。廢水的預處理是活性污泥法不可少的環(huán)節(jié)。預處理的目的是通過調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，去除一部分影響曝氣池正常工作的油類、象化物、氨氮等，以保證生化過程正常穩(wěn)定地進行。預處理的主要構(gòu)筑物為調(diào)節(jié)池、除油池或者其他針對性處理設(shè)施等。下圖為國外焦化廢水生化處理流程圖。含酚廢水處理水中和劑磷酸鹽

7、池美國美鋼聯(lián)的加里公司煉焦廠將生產(chǎn)的焦化廢水收集后，再用等量的湖水稀釋，經(jīng)生化處理后用于濕法熄焦。該系統(tǒng)包括脫焦油）、游離蒸氨、后蒸氨、調(diào)節(jié)梢、廢水調(diào)整貯存梢以及活性污泥處理系統(tǒng)等。生化處理系統(tǒng)采用厭氧反硝化系統(tǒng)并通過一體化的凈化器，使廢水中氨進行硝化與反硝化。該系統(tǒng)還將冷卻蒸氨塔頂?shù)恼羝鋮s水，用于冬季生化處理裝置的稀釋水，以提高冬季生化處理時廢水水溫，以降低設(shè)備運行費用和提高處理效果。美國CHESTER公司研制的生物脫氮工藝流程，不僅可使焦化廢水全面達標排放，而且具有除氟、脫除苯胺、硝基苯和毗咤的功能。此項技術(shù)已轉(zhuǎn)讓我國寶鋼三期焦化工程并投產(chǎn)使用。力口拿大Dofasc麗Stelc必司的焦化

8、廠采用濕法熄焦，其熄焦廢水經(jīng)沉淀后自成閉路循環(huán)系統(tǒng)；酚富廢水主要為剩余氨水、粗苯分離等廢水，經(jīng)蒸氨去除游離氨和加堿去除固定鏤后進行生化處理與深度處理。生化處理為二段曝氣、二沉池污泥回流的活性污泥法處理工藝O所謂深度處理是先將生化處理后的焦化廢水與煉鐵廢水混合。其處理能力為4000t/d,采用折點加氯法去除廢水中的氨氮、象等。通常加氯量要根據(jù)廢水中CN-、NH4+含量計算需要量后，以8倍多氯需量加入廢水中進行全氧化反應，使廢水中的CN-、NH4+全部轉(zhuǎn)化為沖后排放，以達到水質(zhì)凈化的目的。具工藝流程如下圖：將焦化廢水與高爐煤氣洗滌水在一個系統(tǒng)中聯(lián)合處理在國外已有工程應用。認為兩種廢水均含有可被生物

9、降解的酚和富化物，如果不使用固定鏤蒸儲器，焦化廢水中氨濃度將會很高，必須加入稀釋水降低氨濃度，以使其不毒化生物處理設(shè)備中的有機物。由于高爐廢水中也含有較低濃度的酚和富化物需要處理，同時由于它實際上不含有氨，因此在一個通用處理系統(tǒng)中處理這兩種廢水認為是可行的，而且高爐廢水還可作為稀釋劑。但是高爐廢水含有能夠毒化生物的金屬物質(zhì)。為了滿足排水要求，有必要進行預處理。可用石灰使有毒金屬物沉淀，也可使不穩(wěn)定的氟化物沉淀。經(jīng)過此項預處理后，高爐廢水可與焦化廢水混合進行脫酚和富化物的聯(lián)合處理。在大多數(shù)綜合性的鋼廠中，高爐水與焦化水之間相當近似，將兩種廢水聯(lián)合處理的任何障礙都是可克服的。如果采用一個使用石灰的

10、固定鏤蒸儲器，蒸儲器排出的廢水通常要凈化除去過剩的石灰。這種過剩的石灰可用作鈣源，使高爐排污水的氟化物沉淀。現(xiàn)有一種改進的系統(tǒng)，在曝氣處理之前用厭氧處理進行氨的硝化。日本大部分焦化廠的廢水使用活性污泥法，由于日本特有的便于排海的優(yōu)勢，因此在焦化廢水處理時，首先考慮降低廢水中有毒物質(zhì)，在調(diào)節(jié)池中先加3-4倍稀釋水，以降低NH3-N、COD。在進入曝氣池之前，再進行pH值調(diào)整，加入磷酸鹽，而后進行約10h的曝氣，再經(jīng)沉淀后的水排入海洋水體。出水水質(zhì)COD為50-100mg/L,但NH3-N高達500-800mg/L,再用水稀釋排海，有些處理廠在活性污泥法處理后排水再進行混凝沉淀、砂濾和活性炭吸附設(shè)

11、施，出水水質(zhì)清澈透明，但氨氮凈化效果并不顯著。目前，日本在焦化廢水處理的高新技術(shù)研究方面處于國際先進水平。例如：日本大阪瓦斯公司采用催化濕式氧化技術(shù)處理焦化廢水，催化劑以TiO2或ZnO2為載體，實驗規(guī)模6t/d,該裝置運行11000h的結(jié)果表明，催化劑無失效現(xiàn)象?，F(xiàn)已擴大60t/d的實驗規(guī)模，并證明，該催化劑可連續(xù)運行5年再生一次；可一次達到完成焦化廢水完全處理，可使原廢水中NH3-N:3080mg/L、COD5870mg/L、酚1700mg/L、TN3750mg/L、TOD17500g/L,分別下降為3mg/L、10mg/L、0mg/L、160mg/L、0mg/L。廢水處理后可直接排入天然

12、水體或回用。歐洲的焦化廢水處理工藝普遍采用以預處理去除油與焦油，氣提法除氨，生物法去除酚、富化物、硫富化物、硫化物，并進行深度處理后排放。在歐洲各國等已將A-O法、A-A-O法、SBR法和CASS法成功應用于焦化廢水處理，并取得顯著效果。目前，中冶集團冶建總院環(huán)境保護研究設(shè)計院正與德國HERDING公司合作，采用HTS法處理某焦化廠的焦化廢水。該法集成A-O法與接觸氧化法共同優(yōu)點，采用SBR的運行方式，是當今較先進焦化廢水處理工藝。2.2 我國焦化廢水處理技術(shù)與發(fā)展簡況我國焦化廢水處理技術(shù)的發(fā)展有其認識再認識的過程，但認識的發(fā)展過程也與監(jiān)測技術(shù)發(fā)展水平密切相關(guān)。起初人們認為焦化廢水的主要有毒成

13、分是酚和富物質(zhì)，酚是有毒的，富是劇毒的，因此人們把焦化廢水成為酚富廢水。為了解決富酚問題，20世紀60年代末，冶金部冶金研究總院環(huán)境保護研究所較早開展了焦化廢水生化處理研究，并提出生物鐵法的專利技術(shù)，而后在馬鋼、武鋼等工程中應用。20世紀7眸代末與80年代初，寶鋼以建成國內(nèi)鋼鐵企業(yè)樣板，具有國際先進水平的清潔工廠”為目標的國內(nèi)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，從日本全部引進焦化廢水是三級物處理為中心的多種物理化學方法組成的工藝流程。它與通常的城市污水三級處理工藝是不同的。該工程與裝置是世界一流的日本鋼鐵公司大分、君津鋼鐵廠焦化廢水處理的翻版，以及川崎制鐵水島化學廠技術(shù)的結(jié)合體。1985年5月寶鋼投產(chǎn)后，經(jīng)三級處理

14、后外排廢水清澈透明，表觀很好。但由于活性炭成本高，再生困難，再生時活性炭損失嚴重年平均損失率達15%）,事實上寶鋼使用一段時間后也是棄之未用。與此同時歐美等國針對食品、制藥等高濃度有機廢水，開展厭氧生物法研究。20世紀70-80年代，厭氧生物濾池AF）、上流式厭氧污泥床UASB）等先進工藝相繼問世，開始將厭氧法原理用于焦化廢水處理。20世紀90年代初清華大學曾針對首鋼焦化廢水進行好氧、厭氧法處理對比實驗。并運用GC-MS聯(lián)用分析技術(shù)，測定除厭氧和好氧處理方法的焦化廢水中的有機物組成，為焦化廢水處理做出新貢獻。1984年上海市率先公布氨氮排放標準，1986年經(jīng)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)寶鋼焦化廢水雖經(jīng)三級處理，但

15、氨氮和氟化物仍不能去除，又因活性炭吸附法存在問題嚴重，因此寶鋼二期焦化廢水處理不再延用一期工程引進日本三級處理工藝。經(jīng)過近5年國內(nèi)外有關(guān)單位協(xié)作，進行A-O法、A-A-O法實驗與工程應用，1995年7月寶鋼完成工程功能考核，進入運行階段。但至今仍在不斷改進與完善。目前，國內(nèi)大多數(shù)焦化廠廢水處理系統(tǒng)都是采用一級處理和二級處理工藝，但近幾年來也有不少采用三級處理的。一級處理是指高濃度廢水中污染物的回收利用，具工藝包括氨水脫酚、氨水蒸儲、終冷水脫富等。氨水脫酚又分為溶劑萃取法、蒸汽脫酚法、吸附法、離子交換法等；氨水蒸儲分為直接蒸汽蒸儲和復式蒸汽蒸儲。直接蒸汽蒸儲可脫除揮發(fā)氨，若需要脫除固定鏤鹽，則需

16、外加堿液石灰乳或氫氧化鈉予以分解后再蒸脫。蒸出的氨氣可用硫酸鏤、濃氨水等形態(tài)回收，或經(jīng)焚燒分解處理不予回收。終冷水脫富又稱黃血鹽技術(shù)。具工藝是處理廢水在脫氫裝置中與鐵刨花和堿反應生成亞鐵富化鈉黃血鹽）。二級處理主要指酚富廢水無害化處理，主要以活性污泥法為主，還包括強化生物法處理技術(shù)，如生物鐵法，投加生長素法，強化曝氣法等。這對提高處理效果有一定的作用。三級深度處理是指在生化處理后的排水仍不能達到排放標準時所采用再次深度凈化。其主要工藝有活性炭吸附法、炭-生物膜法、混凝沉淀過濾）法和氧化塘法等。三、焦化廢水處理技術(shù)的進展方向3.1 推行清潔生產(chǎn)工藝為了減輕焦化廢水的治理負擔，焦化企業(yè)應積極尋求煉

17、焦生產(chǎn)新工藝，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，盡量推行清潔生產(chǎn)。新建和改、擴建的焦化企業(yè)的工藝與裝備要達到煉焦行業(yè)清潔生產(chǎn)標準HJ/T126-2003）中生產(chǎn)工藝與裝備的二級標準要求。通過減少進入生產(chǎn)流程的物質(zhì)量和多次反復使用某種物品，最終達到最佳生產(chǎn)、最適消費、最少廢棄的目的。主要措施有：改革生產(chǎn)工藝，加強運行管理。對產(chǎn)生的焦化廢水進行相應的處理，使其達到相應的排放要求；采用干熄焦技術(shù)，提高焦炭質(zhì)量，達到節(jié)水的目的。3.2 實現(xiàn)企業(yè)規(guī)模擴大化3.3 選擇適當?shù)膹U水處理工藝開發(fā)高效低耗的處理工藝，利用物化法預處理提高其可生化性，再結(jié)合生化處理工藝是一條較合理的途徑；采用生物強化技術(shù)，包括選育優(yōu)勢菌種、提高污泥活

18、性、增加微生物濃度、固定化、膜化等強化生物技術(shù)；開發(fā)高效反應器一直是眾多研究者的普遍重視，固定床、GAC膨脹床、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床、加半軟性填料的固定膜系統(tǒng)在處理焦化廢水時均取得較好效果；通過各單元工藝組合形成的組合工藝處理焦化廢水應該是未來發(fā)展的主要方向。參考文獻：1王紹文，錢雷，秦華，等.焦化廢水無害化處理與回用技術(shù).北京：冶金工業(yè)出版社，20052楊紅霞.焦化廢水處理與運行管理.北京：中國環(huán)境科學出版社，20183<蘇)C.H.拉佐林等，焦化廠廢物處理.李哲浩譯，北京：冶金工業(yè)出版社,19844周敏，等.焦化工藝學.徐州：中國礦業(yè)大學出版社,20185王紹文，羅志騰，錢雷.高濃度有機廢水處理技術(shù)與工程應用.北京：冶金工業(yè)出版社，20036王璟，等,應用生物強化技術(shù)處理焦化廢水難降解有機物,城市環(huán)境與城市生態(tài)，2000,13<6)7羅建中，等,缺氧