焦化廢水處理的分析與展望課件

焦化廢水處理的分析與展望山東師范大學一、焦化廢水的來源、水質(zhì)水量及危害二、常見焦化廢水處理方法與工藝流程三、焦化廢水處理的展望與建議四、結(jié)語一、焦化廢水的來源、水質(zhì)水量及危害焦化廢水是煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學產(chǎn)品精制過程中形成的廢水，在焦炭煉制、煤氣凈化及化工產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的焦化廢水其水質(zhì)成分及其含量有顯著差異，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染物，成分復雜，污染物濃度高、色度高、毒性大，性質(zhì)非常穩(wěn)定,是一種典型的高濃度、高污染、有毒難降解的工業(yè)有機廢水。表一焦化廠外排污水常規(guī)監(jiān)測結(jié)果

序號檢測項目1997.10(平水期)1998.5(枯水期)1PH值8.688.452總錳0.090.123總鋅0.120.134總磷2.814.915COD10103366生化需氧量644297氟化物6.010.198總氰化物0.1621.1659揮發(fā)酚45120010石油類2.764.5011陰離子表面活性劑1.686.9212苯并(a)芘0.3470.26713苯0.140.11814甲苯0.020.08815二甲苯0.020.146酚類和苯并(a)芘是焦化廠的特征污染物,焦化廠污水直接排入河道,下游河水中酚含量超標與焦化廠有著直接聯(lián)系,焦化廠是上述污染物的污染源。焦化廠廢水的毒性成分多、環(huán)境毒性大,其主要來源有二:其一為酚化物,是廢水中的主要成分,也是主要的環(huán)境污染物,本身雖無致癌性,但具有明顯的促癌作用,這類物質(zhì)主要是苯酚、甲酚和二甲酚,其中苯酚和2,4-二甲酚是美國環(huán)保局優(yōu)先污染物,而苯酚、m-甲酚則是我國的優(yōu)先污染物,這些物質(zhì)在焦化廢水中含量極高;其二為PAHS(多環(huán)芳烴),這是一類廣為人知的致癌致突物質(zhì),是焦爐的高溫焦油中最主要的成分,而且種類最多,但卻不是廢水中的主要成分,由于其顯著的毒害作用,長期以來一直是人們關(guān)注和側(cè)重的對象。其中的致癌物或可疑致癌物如萘、蒽、苯并(a)蒽、苯并(a)芘等皆屬于美國環(huán)保局優(yōu)先污染物。根據(jù)表3可知,這些物質(zhì)的濃度相當大,特別是其中的苯并(a)芘。含氮化合物是焦化廠廢水中數(shù)量眾多且組成十分復雜的有機物。質(zhì)譜儀定出的喹啉及某些烷基取代物,被疑為致癌物質(zhì)。芳烴和芳香胺等同樣有不少生物活性物質(zhì)。酞酸醋類是廢水中另一類致癌物質(zhì),其中的酞酸二甲酯、酞酸二異辛酯也是美國環(huán)保局優(yōu)先檢測污染物?？傊?焦化廢水的成分復雜,污染物種類繁多,其中不少屬于有致癌致突作用的生物活性物質(zhì)。我國2005年焦炭行業(yè)排放的焦化廢水達到1．8×108m3，約占全國工業(yè)廢水排放總量的2％，其中，COD排放量約為1．25×105t，NH-N排放量約為1．9×104t，石油類污染物排放量約為2065．5t，分別占相應指標全國工業(yè)廢水排放總量的2．5％、4．6％及8．5％左右(國家發(fā)展和改革委員會，2006)。焦化廢水的超標排放對人類、水產(chǎn)、農(nóng)作物都構(gòu)成了很大危害。如何改善和解決焦化廢水對環(huán)境的污染問題，已成為擺在人們面前的一個迫切需要解決的課題。二、常見焦化廢水處理方法與工藝流程

（一）常見焦化廢水處理方法目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進行預處理，然后進行生物脫酚二次處理。近年來國內(nèi)外學者開展了大量的研究工作，找到了許多比較有效的焦化廢水治理技術(shù)。這些方法大致分為化學法、物化法、物理法和生物法等4類。1、化學方法①臭氧氧化法

臭氧是一種強氧化劑，能與廢水中大多數(shù)有機物，微生物迅速可除去廢水中的酚、氰等污染物，并降低其COD、BOD值，同時還可起到脫色、除臭、殺菌的作用。②光催化氧化法

光催化氧化法是由光能引起電子和空隙之間的反應，產(chǎn)生具有較強反應活性的電子（空穴對），這些電子（空穴對）遷移到顆粒表面,便可以參與和加速氧化還原反應的進行。光催化氧化法對水中酚類物質(zhì)及其他有機物都有較高的去除率。

③電化學氧化技術(shù)

電化學水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學反應或利用電極表面產(chǎn)生的強氧化性活性物質(zhì)使污染物發(fā)生氧化還原轉(zhuǎn)變。目前的研究表明，電化學氧化法氧化能力強、工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染，是一種前景比較廣闊的廢水處理技術(shù)。④化學混凝和絮凝

化學混凝和絮凝是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細小懸浮物及膠體微粒，以降低廢水的濁度和色度，但對可溶性有機物無效，常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費用低，既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。2、物化處理法

①蒸氨法焦化廢水中氨氮主要來源于剩余氨水，采用蒸氨法可大大降低水中氨的濃度。其不足處是蒸氨后剩余氨水仍高達３００ｍｇ/Ｌ，不能滿足排放標準。②焚燒法焚燒法治理廢水始于20世紀50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中，使水霧完全汽化，讓廢水中的有機物在爐內(nèi)氧化，分解成為完全燃燒產(chǎn)物CO２和H２O及少許無機物灰分。③混凝沉淀法向廢水中加入混凝劑并使之水解產(chǎn)生水合配離子及氫氧化物膠體，中和廢水中某些物質(zhì)表面所帶的電荷，使這些帶電物質(zhì)發(fā)生凝聚。此方法關(guān)鍵是混凝劑，常采用聚合硫酸鐵。3、物理法①膜分離法利用一種特殊的半滲透膜分離水中離子和分子的技術(shù)，主要包括反滲透（ＲＯ）、納濾（ＮＦ）、超濾（ＵＦ）、微濾（ＭＦ）等。液膜法除酚技術(shù)在我國發(fā)展較快，是一項快速、高效、節(jié)能的新型分離技術(shù)。②萃取法、用絡(luò)合萃取法處理含酚廢水技術(shù)，已有高效萃取劑，除酚效果良好。③吸附法利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì)，使廢水得到凈化。它常與其他方法連用。缺點是處理成本高，吸附劑再生困難，不利于處理高濃度廢水。④等離子體處理技術(shù)

等離子體技術(shù)是利用高壓毫微秒脈沖放電所產(chǎn)生的高能電子（5～20eV）、紫外線等多效應綜合作用，降解廢水中的有機物質(zhì)。等離子體處理技術(shù)是一種高效、低能耗、使用范圍廣、處理量大的新型環(huán)保技術(shù)，目前還處于研究階段。4、生物處理法

生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機物的方法，常作為焦化廢水處理系統(tǒng)中的二級處理。①活性污泥法活性污泥法是一種應用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術(shù)。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機物充分接觸；溶解性的有機物被細胞所吸收和吸附，并最終氧化為最終產(chǎn)物（主要是CO2）。非溶解性有機物先被轉(zhuǎn)化為溶解性有機物，然后被代謝和利用。基本流程如圖1所示②Ａ—Ｏ與Ａ—Ａ—Ｏ工藝目前國內(nèi)主要采用Ａ—Ｏ（缺氧—好氧）與Ａ—Ａ—Ｏ（厭氧—缺氧—好氧）工藝及其變型脫氮工藝進行焦化廢水的脫氮處理，脫氮效果較好。③傳統(tǒng)ＳＢＲ法處理工藝ＳＢＲ工藝是集生物降解和脫氮除磷于一體的新技術(shù)，ＳＢＲ反應池生化反應能力強，處理效果好，用它來處理焦化廢水，ＮＨ３－Ｎ的去除率為６０％。缺點是傳統(tǒng)ＳＢＲ法對焦化廢水降解效率不夠高。④連續(xù)流ＳＢＲ法（ＴＣＢＳ反應器）ＮＨ３－Ｎ的去除率為９０％以上，出水ＮＨ３-Ｎ達我國一級排放標準。該工藝處理流程簡單，克服了間歇進出水問題。⑤厭氧酸化Ａ—ＳＢＲ法酸化作為一種預處理手段，利用有機物厭氧分解過程中酸性發(fā)酵的特點，將某些大分子的難降解有機物轉(zhuǎn)化為易微生物降解的小分子有機物，從而改善廢水的可生化性。然后再采用傳統(tǒng)的ＳＢＲ法處理該污水，便可達國家排放標準。⑥聚合物載體生物流化床系統(tǒng)流化床生物脫氮Ａ—Ａ—Ｏ工藝處理焦化廢水具有較好的ＮＨ３－Ｎ，ＣＯＤ及酚的去除效果。⑦三相氣提升循環(huán)流化床處理焦化廢水實驗研究證明用三相氣提升循環(huán)流化床反應器（ＡＺＬＲ）處理焦化廢水，比活性污泥法處理效果好。該方法對于酚、氰等污染物有良好的耐受力，去除效果好。（二）、工藝流程舉例1.SBR工藝2.高效微生物／O—A—O工藝附：焦化廢水的排放標準項目排放標準ρ(CODCr)/(mg?L-1)150

ρ(BOD5)/(mg?L-1)

30

ρ(SS)/(mg?L-1)≤150

pH值6-9三、焦化廢水處理的展望與建議

1、提高認識、加強管理首要問題是提高鋼鐵廠及焦化廠各級領(lǐng)導對焦化廢水處理的重視度，不要認為不創(chuàng)效益就無須投人，僅要焦炭、煤氣，忽視環(huán)保。而應把其視為頭等大事，不是一般經(jīng)濟問題，而是社會綜合問題，是為人類造福的大事。從事環(huán)保工作的人員應增強責任心，配合各級環(huán)保部門嚴格執(zhí)行環(huán)保法和有關(guān)規(guī)定。2、加強開工調(diào)試工作

將現(xiàn)有的占大多數(shù)的普通生化裝置開好、鞏固好，不斷努力完善，并應努力降低成本。如不少小廠的焦爐投產(chǎn)后，凈化車間僅開鼓冷工段，其它工段不開，直接將水送到廢水處理工段，致使生化開工困難，處理裝置出水不達標或運行不正常。因此應明確焦化廢水處理裝置開工必須保證凈化工藝備工段的正常開工、運行這個重要條件3、尋求新技術(shù)、降低處理成本

收集整理國內(nèi)外焦化廢水處理的新技術(shù)、新工藝，開展降投資、降運行費、減少占地的調(diào)研和試驗研究工作。目前焦化廢水脫氮的投資為15－20萬元/噸水、運行費為5-6元／噸水、占地為100－150m2/噸水。若廢水生物脫氮設(shè)計采用A／O/O工藝，將O分為兩段，一部分亞硝酸根水回流到A段進行直接脫氮，用亞硝酸根脫氮的方法，可減少堿的投加量約20%左右。還可以改進煤氣凈化工藝，如采用帶導向塔盤的蒸氨塔，降低蒸氨塔蒸汽耗量和氨氮出口濃度，從而減少生物脫氮裝置負荷。還可以對焦化廢水循環(huán)利用，如，利用總排廢水回流作為調(diào)節(jié)用水和綠化用水，利用廢水處理過程中產(chǎn)生的沼氣，廢水處理過程中產(chǎn)生的污泥，經(jīng)濃縮壓榨后，外售給化肥廠、苗圃等。

總之，通過合理選擇工藝來縮短焦化廢水處理工程的水力停留時間，培養(yǎng)適用于焦化廢水的優(yōu)勢菌種來強化生物處理效果，關(guān)注包括焦化廢水尾水安全性以及隨氣相與固相排出的二次污染問題。開創(chuàng)焦化廢水處理全程無害化及資源回用的低能耗技術(shù)，這些方面都是該領(lǐng)域需要加強解決的核心科學與技術(shù)問題。四、結(jié)語焦化廢水是復雜的工業(yè)有機廢水，焦化廢水的處理從水質(zhì)學、污染控制學及環(huán)境工程學等方面均是值得研究與技術(shù)突破的領(lǐng)域．由于分析測試手段及人們認識方面的局限性，焦化廢水中待發(fā)現(xiàn)的有機物種類還很多，尚不清楚新物種的環(huán)境效應與生態(tài)效應，而這些新物種可能存在更為嚴重或潛在的環(huán)境問題．通過合理選擇工藝來縮短焦化廢水處理工程的水力停留時間，培養(yǎng)適用于焦化廢水的優(yōu)勢菌種來強化生物處