焦化廢水處理的方法

我國(guó)是焦炭生產(chǎn)大國(guó),也是世界焦炭市場(chǎng)的主要出口國(guó)。近幾年來(lái),隨著我國(guó)鋼鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展,與之相配套的煉焦規(guī)模也**擴(kuò)大,2013年我國(guó)又新建43座焦?fàn)t、新增產(chǎn)能2 660萬(wàn)t,國(guó)內(nèi)煤炭產(chǎn)量37億t左右,同比增長(zhǎng)8.1%。由此在煤制焦炭、煤氣凈化和焦化產(chǎn)品回收過(guò)程中產(chǎn)生的焦化廢水排放量將成倍增加。焦化廢水大量排放,不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染,直接威脅人類的健康,還會(huì)造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi),因此,焦化廢水的處理技術(shù)得到業(yè)界同行的廣泛關(guān)注〔1〕。

1 焦化廢水來(lái)源及成分

焦化廢水主要來(lái)自煉焦和煤氣凈化過(guò)程及化工產(chǎn)品的精制過(guò)程,主要來(lái)源有3個(gè)方面：蒸氨廢水、煤氣冷卻水、油加工和粗苯精制過(guò)程中產(chǎn)生的廢水 ,其中以蒸氨過(guò)程中產(chǎn)生的剩余氨水為主要來(lái)源〔2〕。

焦化廢水成分復(fù)雜,主要含有數(shù)十種無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物。孫令東等〔3〕利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)對(duì)焦化廢水進(jìn)行分析,并用液-液萃取和C18與硅脫微柱層析法進(jìn)行預(yù)處理,測(cè)出含有244種有機(jī)污染物。Guoxin Song等 〔4〕利用美國(guó)環(huán)保局的方法——分散液液微萃取-氣相色譜/質(zhì)譜法分析焦化廢水,并對(duì)其中的15種多環(huán)芳烴進(jìn)行了定量分析。

2 焦化廢水處理方法研究現(xiàn)狀

2.1 焦化廢水物化處理方法

2.1.1 混凝法

混凝處理方法的效率主要取決于混凝劑的化學(xué)性質(zhì),常見的有鋁鹽、鐵鹽、聚鋁、聚丙烯酰胺等。Fang Zhu等〔5〕采用復(fù)合混凝劑(PAC和有機(jī)聚合物耦合劑)對(duì)焦化廢水生化出水進(jìn)行處理,在PAC投加量為400 mg/L、有機(jī)聚合物耦合劑投加量為300 mg/L時(shí),焦化廢水濁度和色度的去除率分別達(dá)到了96.67%和72.60%。

2.1.2 吸附法

吸附法常用于焦化廢水的深度處理中,廢水中的溶質(zhì)經(jīng)多孔吸附劑吸附,使廢水得以凈化。MoheZhang等〔6〕將AC作為吸附劑,利用紫外可見光譜、氣相色譜-質(zhì)譜(GS/MS)以及掃描電子顯微鏡(ESEM)對(duì)焦化廢水生化出水中的活性焦吸附進(jìn)行了研究分析,在40 ℃條件下吸附6 h后,廢水COD去除率可達(dá)到91.6%,同時(shí),色度去除率可達(dá)到90%,可知AC材料的吸附性要強(qiáng)于活性炭。Nan Zhang等〔7〕利用電吸附技術(shù)(EST)對(duì)焦化廢水進(jìn)行處理,發(fā)明了一種用于焦化廢水脫鹽的新電吸附裝置。在試驗(yàn)優(yōu)化條件下,經(jīng)過(guò)電吸附處理后鹽的去除率達(dá)到75%。出水水質(zhì)可滿足工業(yè)循環(huán)冷卻水標(biāo)準(zhǔn)(GB 50050—2007),并可以作為焦化廠循環(huán)冷卻水重復(fù)使用。

2.1.3 臭氧氧化法

由于臭氧分子中的氧原子具有強(qiáng)烈的親電子或親質(zhì)子性,臭氧分解產(chǎn)生的新生態(tài)氧原子也具有很高的氧化活性,因此臭氧具有強(qiáng)氧化性,且接觸時(shí)間短、處理效率高、不受溫度影響、不會(huì)產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn),通常用于焦化廢水的深度處理。Demin Yang等〔8〕采用臭氧氧化法處理焦化廢水生化出水,采用臭氧質(zhì)量濃度為150 mg/L,在pH為10.5、溫度為298 K試驗(yàn)條件下反應(yīng)30 min,COD和色度去除率可分別達(dá)到69.65%和92.27%。由此表明,臭氧氧化技術(shù)是焦化廢水深度處理的一種有效方法。

2.1.4 Fenton 試劑法

Fenton 試劑法的主要機(jī)理是Fe2+和H2O2快速反應(yīng),生成氧化能很強(qiáng)的·OH,·OH自由基具有很高的電負(fù)性或親電性,可進(jìn)一步與有機(jī)物RH反應(yīng)生成有機(jī)自由基R·,R·進(jìn)一步氧化,使有機(jī)物結(jié)構(gòu)發(fā)生碳鍵斷裂,*終氧化為CO2和H2O。彭瑞超等〔9〕制備了以縛在不銹鋼網(wǎng)表面的活性炭纖維為陰極、鈦片為陽(yáng)極的電Fenton裝置,并采用該裝置處理某焦化廠A2/O出水,在 pH 為 3,電壓為 9 V,陰陽(yáng)極板距離為 30 mm,Na2SO4加入量為 5 g/L,曝氣流量為 600 mL/L,Fe2+投加量為 0.2 mmol/L 的條件下運(yùn)行 2 h,廢水 COD明顯下降,*大去除率為 82.5%。李海濤等〔10〕分別采用高效氧氣還原陰極 PAQ/GF 和形穩(wěn)性陽(yáng)極 IrO2-RuO2-TiO2/Ti 做為陰、陽(yáng)極深度處理焦化廢水生化出水,在優(yōu) 化 條 件 pH為5～6,電 流 密 度 為 10 mA/cm2,空氣流量為 0. 5 L/min 時(shí),反應(yīng)時(shí)間1 h時(shí)對(duì)初始 COD 為 192 mg/L的焦化廢水進(jìn)行處理,COD 去除率達(dá) 50% 以上,TOC 去除率為 25%～30%。

2.1.5 電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化法,就是利用外加電場(chǎng)作用,在特定的電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi),通過(guò)陽(yáng)極產(chǎn)生的高電位氧化降解水體中的有機(jī)污染物。電化學(xué)氧化技術(shù)主要取決于電極材料。

S*****g Sun等〔11〕利用以炭納米管和PTFE為涂層的改性電極處理焦化廢水生化出水,利用UV-Vis、GC/MS和COD測(cè)定儀對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,MWNT-ME電極降解2 h后,焦化廢水中的有機(jī)污染物數(shù)量從107減少到49,COD去除率達(dá)到51%,與IrSnSb/Ti電極相比,MWNT-ME電極表現(xiàn)出更好的效果。Xuwen He等〔12〕以飽和焦為填充材料,采用三維電極固定床反應(yīng)器深度處理焦化廢水。結(jié)果表明：焦粉可作為催化電極,在電解時(shí)間60 min、電流8 A、粒徑10~20網(wǎng)格數(shù)、投加量400 mL、板間距1 cm的優(yōu)化條件下,COD的去除率達(dá)到70%,并通過(guò)掃描電鏡(SEM)分析可知,活性焦以其緊湊的結(jié)構(gòu)、高結(jié)晶度及其合適的孔隙率,作為電極處理效果較理想。

2.1.6 高強(qiáng)度超臨界水氧化技術(shù)

超臨界水氧化技術(shù)(SCWO)是以水為介質(zhì),利用在超臨界條件(溫度>374 ℃,P>22.1 MPa)下不存在氣液界面?zhèn)髻|(zhì)阻力來(lái)提高反應(yīng)速率并實(shí)現(xiàn)完全氧化。該技術(shù)在20 世紀(jì)80年代中期由美國(guó)學(xué)者M(jìn)odell提出,美國(guó)以及日本在該領(lǐng)域的工業(yè)化研究中**于我國(guó)〔13〕。Yuzhen Wang等〔14〕研究了超臨界水氧化技術(shù)處理焦化廢水,表明溫度和氧比(OR)增強(qiáng)了H2的摩爾分?jǐn)?shù)和COD的去除效率,在465 ℃、25 MPa、OR為0.2時(shí),H2、CO、CH4、CO2的摩爾分?jǐn)?shù)分別為56.88%、1.17%、7.82%、34.13%。同時(shí),TOC的去除效率、VP(揮發(fā)酚)和NH3-N分別達(dá)到了81.37%、86.09%和47.63%。

2.1.7 煙道氣法

煙道氣成分主要為氮?dú)?、二氧化碳、氧和水蒸氣和硫化物等。利用煙道氣處理焦化廢水,煙道氣中的SO2和廢水中的NH3和O2反應(yīng)生成硫銨(NH4)2SO4,從而達(dá)到以廢治廢的目的。Jianjun Dong等 〔15〕采用噴淋塔逆流裝置,在入口和出口處設(shè)置自動(dòng)煙氣檢測(cè)儀對(duì)煙氣中SO2的濃度進(jìn)行檢測(cè),并對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中SO2濃度的變化規(guī)律及燒結(jié)煙氣中SO2初始濃度對(duì)脫硫率的影響進(jìn)行了研究,表明經(jīng)處理后的燒結(jié)煙氣達(dá)到了鋼鐵工業(yè)空氣污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 焦化廢水生物處理方法

2.2.1 活性污泥法

活性污泥法處理焦化廢水,是利用活性污泥在廢水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用,從而達(dá)到去除廢水中有機(jī)污染物的目的。該法向廢水中連續(xù)通入空氣,因好氧微生物繁殖,經(jīng)一定時(shí)間后形成污泥狀絮凝物,其上棲息著以菌膠團(tuán)為主的微生物群,具有很強(qiáng)的吸附與氧化有機(jī)物的能力。活性污泥法主要應(yīng)用于焦化廢水預(yù)處理后的二級(jí)處理。Y.Lu等〔16〕利用升流式厭氧污泥床(UASB反應(yīng)器)降解焦化廢水中的有機(jī)物,在pH為6.8～7.2,攪拌速度和溫度分別為2 r/min和(30±18) ℃的試驗(yàn)條件下,UASB反應(yīng)器啟動(dòng)了133 d,COD去除率可達(dá)到54%。同時(shí),GC/MS分析表明,UASB反應(yīng)器可基本去除焦化廢水中含有的苯胺、苯酚、鄰-苯酚、對(duì)甲酚、苯甲酸、吲哚、喹啉等十幾種有機(jī)化合物,是一種有效可行的降解焦化廢水有機(jī)物方法。

2.2.2 生物脫氮技術(shù)

傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)可分為A-O、 A-A-O、O-A-O等工藝,新型生物脫氮技術(shù)主要有半硝化工藝(SHARON)、厭氧氨氧化工藝(ANAMMOX)、半硝化-厭氧氨氧化工藝(SHARON-ANAMMOX)、生物膜內(nèi)自養(yǎng)脫氮工藝(CAUON)。其中,半硝化-厭氧氨氧化工藝與傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝相比,耗氧量明顯減少,不需要添加碳源,而且產(chǎn)生的剩余污泥量很少〔17〕。

Haibo Li等〔18〕采用A-O-O工藝處理焦化廢水,焦化廢水中NH4+-N、酚類物質(zhì)、COD質(zhì)量濃度分別為200～500、250～300、1 700～2 200 mg/L,通過(guò)缺氧過(guò)程后,NH4+-N、酚類物質(zhì)、COD的去除率分別為17.84%、41.78%、82.63%;好氧反應(yīng)器中溫度為(35±1) ℃,溶解氧為2～3 L-1,氨氧化率和亞硝酸鹽積累率均保持在85%以上,同時(shí)通過(guò)GC/MS分析表明：大多數(shù)有機(jī)污染物在反硝化階段分解,A-O-O工藝處理焦化廢水具有很好的前景。

Xin Zhou等〔19〕研究了O-O-A-A生物膜法處理焦化廢水,并進(jìn)行了中試,O-O-A-A生物膜系統(tǒng)運(yùn)行了239 d,水力停留時(shí)間為116 h,COD和NH4+-N的去除率分別達(dá)到92.3%和97.8%,出水穩(wěn)定并達(dá)到了污水排放**標(biāo)準(zhǔn)。

Mingjun Shan等〔20〕將短程硝化-厭氧氨氧化硝化耦合技術(shù)應(yīng)用于焦化廢水的處理中,通過(guò)對(duì)脫氮技術(shù)的不斷優(yōu)化,出水水質(zhì)可達(dá)到“污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)**標(biāo)準(zhǔn)”(GB 8978—1996)。銨態(tài)氮和COD的去除率分別達(dá)到99.5%和96.1%。

2.2.3 生物流化床技術(shù)

生物流化床技術(shù)是一種新型的生物膜法工藝,其載體在流化床內(nèi)呈流化狀態(tài),使固(生物膜)、液(廢水)、氣(空氣)三相間得到充分接觸,顆粒之間劇烈碰撞,生物膜表面不斷更新,微生物始終處于生長(zhǎng)旺盛階段,保持高濃度的生物量,傳質(zhì)效率極高,水力停留時(shí)間短,運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷比一般活性污泥法高10～20倍,耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。因此近幾年在處理難降解有機(jī)廢水方面應(yīng)用得越來(lái)越廣泛。

Na Li等 〔21〕采用三相好氧生物流化床結(jié)合新型超微結(jié)構(gòu)生物填料對(duì)焦化廢水中COD和NH4+-N的降解進(jìn)行了研究,在運(yùn)行20 h,pH為7.5,DO為2～5 mg/L條件下,COD和NH4+-N的去除率可分別達(dá)到82%和87%。Feng Wang等〔22〕利用磁穩(wěn)定流化床(MSFB)結(jié)合磁性介孔二氧化硅顆粒固定化漆酶處理焦化廢水中的酚,苯酚的降解率可達(dá)到99%以上,是一種很有發(fā)展前景的方法。

2.2.4 生物強(qiáng)化處理技術(shù)

與傳統(tǒng)生物處理工藝相比,生物強(qiáng)化技術(shù)使用了特效微生物菌群和維持菌群活性的生物催化劑,可大大縮短處理工藝流程和工程投資,無(wú)二次污染,可抑制污泥膨脹,提高廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,因此在有機(jī)廢水處理中越來(lái)越受到重視。Shengnan Shi等〔23〕采用生物強(qiáng)化技術(shù)處理焦化廢水,運(yùn)行120 d后,吡啶、喹啉、TOC的去除率分別為99%、85%、65%,COD和NO3--N的去除率均為95%以上。通過(guò)終端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析16SrDNA,生物反應(yīng)器內(nèi)的**群落的多樣性呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。

2.2.5 序批式反應(yīng)器

序批式反應(yīng)器(SBR)是一個(gè)間歇注水的反應(yīng)器系統(tǒng),包括一個(gè)獨(dú)立的完全混合式反應(yīng)器,活性污泥工藝的所有步驟都在其中發(fā)生,典型流程包括進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置等5個(gè)過(guò)程,是一個(gè)集生物降解和脫氮除磷于一體的間歇運(yùn)行的廢水處理工藝。E. Mara?ón等〔24〕采用SBR處理焦化廢水,反應(yīng)在CSTR(連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器)中進(jìn)行,氨汽提效率為96%,水力停留時(shí)間115 h,出水硫氰酸鹽、酚類的去除率分別為98%、99%。

2.2.6 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池(BAF)工藝具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、去除AOX(有害物質(zhì))的作用。曝氣生物濾池是集生物氧化和截留懸浮固體一體的新工藝,節(jié)省了后續(xù)沉淀池(二沉池),具有容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大,水力停留時(shí)間短,所需基建投資少,出水水質(zhì)好,運(yùn)行能耗低,運(yùn)行費(fèi)用少的特點(diǎn)。Yaohui Bai等〔25〕采用沸石曝氣生物濾池(Z-BAFS)處理焦化廢水,沸石作為填充物,克隆文庫(kù)分析表明,生物膜中的微生物生長(zhǎng)得到強(qiáng)化,該方法處理難降解有機(jī)廢水具有很好的發(fā)展前景。

2.3 焦化廢水處理研究*新進(jìn)展
2.3.1 多種載體應(yīng)用于生物處理技術(shù)

Wufeng Jiang等〔26〕采用以高碳金屬球?yàn)檩d體的固定床反應(yīng)器(MPHC)處理焦化廢水,并對(duì)廢水中酚類、氰化物、COD、和氨氮的去除效果進(jìn)行了研究,結(jié)果表明：MPHC對(duì)酚類、氰化物的降解有良好的降解作用,去除率分別為99.88%、99.81%;COD降解率為70.61%。通過(guò)FI-IR分析,經(jīng)過(guò)MPHC處理后有機(jī)污染物并非被吸附,而是得到了降解。

Yue Cheng等〔27〕研究了采用磁性材料改性后的多孔陶粒作為載體應(yīng)用于生物膜反應(yīng)器對(duì)焦化廢水進(jìn)行處理,相比于傳統(tǒng)的活性污泥法,經(jīng)過(guò)磁性材料改性后的多孔陶粒作為載體應(yīng)用于生物膜反應(yīng)器處理焦化廢水可以將COD和NH3-N的去除率分別提高25%～30%;相比于無(wú)磁性載體的生物膜反應(yīng)器,經(jīng)過(guò)磁性材料改性后的多孔陶粒作為載體應(yīng)用于生物膜反應(yīng)器處理焦化廢水可以將COD和NH3-N的去除率分別提高15%～20%。在曝氣量為1.5 mL/h、曝氣時(shí)間為10 h/d,溫度為25～30 ℃時(shí),COD和NH3-N的去除率均可達(dá)到90%以上。

2.3.2 改性有機(jī)膨潤(rùn)土處理技術(shù)

膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主的含水黏土礦。由于其具有特殊的性質(zhì),如膨潤(rùn)性、黏結(jié)性、吸附性、催化性、懸浮性等,因此在難降解廢水中得到了廣泛應(yīng)用。

Haixia Guo等〔28〕采用改性有機(jī)-無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土作為吸附劑深度處理焦化廢水,結(jié)果表明在時(shí)間為30 min,pH為9,投加量為50 g/L條件下,硫酸鋁和十六烷基**基溴化銨改性膨潤(rùn)土可以有效降低焦化廢水中的氨氮和COD。

Zhenhua Wu等〔29〕采用有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)焦化廢水進(jìn)行預(yù)處理,結(jié)果表明有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)物的吸附能力與膨潤(rùn)土上的陽(yáng)離子交換表面活性劑和溶質(zhì)的辛醇-水(KOW)分配系數(shù)成正比關(guān)系。0.75 g/L的膨潤(rùn)土和180 mg/L(膨潤(rùn)土的陽(yáng)離子交換容量60%)的十六烷基**基溴化銨,除了萘之外的16種多環(huán)芳烴(PAHs)的去除率均達(dá)到美國(guó)環(huán)保署關(guān)于焦化廢水處理規(guī)定的90%以上,其中苯并(a)芘達(dá)到了99.5%以上。同時(shí),COD、NH3-N、揮發(fā)酚、色度和濁度的去除率分別為28.6%、13.2%、8.9%、55%和84.3%,且BOD5/COD從0.31增加到0.41,有效提高了焦化廢水的可生化性。

2.3.3 稀土廢渣制備焦化廢水混凝劑

Miaomiao Bao等〔30〕研究了利用稀土廢渣和NaOH制備處理焦化廢水的混凝劑,確定了混凝劑制備的*佳條件：稀土殘?jiān)鼮? g,煮沸時(shí)間2 h,催熟3 h,反應(yīng)溫度為60 ℃,通過(guò)正交試驗(yàn)研究了混凝劑對(duì)焦化廢水的處理效果,結(jié)果表明濁度去除率達(dá)到93%,色度去除率達(dá)到98.68%,COD去除效果很高。

3 組合工藝處理焦化廢水研究
3.1 BF-BFB組合工藝

Wenpeng Wu等〔31〕采用BF-BFB(生物濾池-生物流化床)組合工藝結(jié)合一種特殊的載體處理焦化廢水,預(yù)處理后的焦化廢水中含有1 460 mg/L的COD,360 mg/L的NH4+-N。在生物膜形成階段,生物膜形成時(shí)間是影響處理效果的關(guān)鍵因素;正式運(yùn)行階段,處理效果主要受水力停留時(shí)間、回流比、pH、曝氣率的影響。BF-BFB處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了COD、NH4+-N分別為87.6%、97.5%的去除率,出水中NH4+-N達(dá)到國(guó)家**排放標(biāo)準(zhǔn)。

Yingjun Hao等〔32〕研究了BF-BFB組合工藝對(duì)焦化廢水的處理效果,結(jié)果表明生物膜需成熟和穩(wěn)定25 d,COD和NH4+-N的去除率分別達(dá)到95%以上,通過(guò)掃描電鏡和基因庫(kù)技術(shù)分析,變形菌為*大的優(yōu)勢(shì)菌群,為菌總數(shù)的55%。

3.2 A1-A2-ZB-MBR組合工藝

Xiaobao Zhu等〔33〕采用A1-A2-ZB-MBR(厭氧/缺氧/沸石生物濾池/膜生物反應(yīng)器)組合工藝來(lái)處理焦化廢水,利用焦磷酸測(cè)序得到處理系統(tǒng)的微生物群落和動(dòng)力學(xué)組成。A1-A2-ZB-MBR復(fù)合工藝處理焦化廢水,出水中COD和總氮較為穩(wěn)定。同時(shí),在該系統(tǒng)中得到了66,256rRNA基因序列,并且對(duì)5個(gè)樣品的微生物多樣性和豐富性進(jìn)行測(cè)定。5個(gè)樣品中微生物種類不盡相同,但是變形菌類及黃桿菌類微生物普遍存在并且占所有微生物比例*大。焦磷酸測(cè)序分析表明微生物群落在ZB-MBR內(nèi)轉(zhuǎn)移。另外,在處理過(guò)程中,亞硝化菌和硝化菌逐漸成為氨氧化和亞硝酸鹽氧化的優(yōu)勢(shì)**,增強(qiáng)了氨氮的穩(wěn)定性。

3.3 IE-UASB-A/O2 組合工藝

潘碌亭等〔34〕采用IE-UASB-A/O2(內(nèi)電解/上流式污泥床/厭氧/好氧/好氧) 組合工藝處理焦化廢水,原水中COD和苯酚質(zhì)量濃度分別為2 500、320 mg/L,采用內(nèi)電解進(jìn)行預(yù)處理后,其出水COD和苯酚質(zhì)量濃度分別降至150、0.1 mg/L。根據(jù)氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)分析,內(nèi)電解法預(yù)處理可有效降解雜環(huán)化合物,UASB反應(yīng)器可有效降解苯酚及喹諾酮。焦化廢水經(jīng)過(guò)IE-UASB-A/O2組合工藝處理后,廢水中的有機(jī)污染物大幅減少。

3.4 ADEC-SCWG-SCWO 組合工藝

Yuzhen Wang等〔35〕研究并評(píng)價(jià)了蒸氨蒸發(fā)濃縮-超臨界水氣化-超臨界水氧化(ADEC-SCWG-SCWO)組合工藝處理焦化廢水,廢水中的氨首先在蒸氨蒸發(fā)濃縮階段得到一些的去除;此后廢水集中進(jìn)入SCWG階段產(chǎn)生混合氣體,例如H2、CO、CH4等;隨后液態(tài)廢水進(jìn)入SCWO 階段,廢水中有機(jī)污染物基本全部得到氧化降解。利用ASPEN PLUS軟件對(duì)該組合工藝運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了投資和運(yùn)行成本的模擬分析,發(fā)現(xiàn)ADEC-SCWG-SCWO 組合工藝處理焦化廢水,不僅處理效率高,而且每噸廢水可以獲利5.1元,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

3.5 MBR-RO組合工藝

王姣等〔36〕針對(duì)傳統(tǒng)焦化廢水的處理及回用,研究采用短流程的序批式MBR-RO復(fù)合系統(tǒng)對(duì)焦化廢水中污染物的處理效果,表明序批式MBR-RO復(fù)合系統(tǒng)可成功應(yīng)用于焦化廢水的二級(jí)處理,COD去除率較為穩(wěn)定,在93%以上,反滲透出水COD均為28.7 mg/L,總氮去除率穩(wěn)定在96%以上;對(duì)于焦化廢水中的酚類和氰化物,MBR-RO 系統(tǒng)出水質(zhì)量濃度分別為 0.24、0.02 mg/L,反滲透濃縮倍數(shù)分別達(dá)到 3.85 倍和 4.53 倍,實(shí)現(xiàn)了該類有害物質(zhì)的濃縮回收。另外,為了緩解膜污染,以MBR 超濾膜臨界通量 35.44 L/(m2·h)、反滲透膜臨界通量 10.68 L/(m2·h) 為連續(xù)運(yùn)行初始條件,運(yùn)行60 d后,MBR 比膜通量損失 65.3%,RO 比膜通量損失 73.2%,RO 膜污染的加劇可能歸因于膜元件每日 2 h 的連續(xù)濃縮運(yùn)行時(shí)大量溶解性有機(jī)物對(duì)其的污染。

3.6 A1-A2-O-MBR-NF-RO 組合工藝

Xuewen Jin等〔37〕研究了A1-A2-O-MBR-NF-RO (厭氧-缺氧-好氧-膜生物反應(yīng)器-納濾-反滲透)組合工藝處理焦化廢水,結(jié)果表明：COD、BOD、銨態(tài)氮、苯酚、總氰化物、硫氰酸鹽(SCN)、氟的去除率分別為82.5%、89.6%、99.8%、99.9%、44.6%、99.7%、8.9%;在A1-A2-O階段,氟的去除率達(dá)到了86.4%以上;MBR工藝將濁度降至0.65 NTU以下,大部分有機(jī)污染物在此階段基本全部得到降解。

4 結(jié)論與展望

(1)焦化廢水中含有大量的酚類、油類、氰化物等有機(jī)污染物,其COD和氨氮含量很高,且焦化廢水水質(zhì)復(fù)雜多變,若采用單獨(dú)的物化或者生化處理,很難使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。IE-UASB-A/O2 等組合工藝處理焦化廢水具有很廣闊的應(yīng)用前景,可達(dá)到回用目的,實(shí)現(xiàn)焦化廢水的零排放。

(2)焦化廢水的處理,應(yīng)做到預(yù)防和治理緊密結(jié)合。在建設(shè)初期,焦化廠選址時(shí)就應(yīng)充分考慮廢水的處理方案、煤氣凈化工藝、每道工序的廢水處理方案,以期為*終的廢水處理減輕負(fù)擔(dān)。

(3)焦化廢水處理后應(yīng)盡可能循環(huán)利用于焦化生產(chǎn),如用作煤場(chǎng)灑水、冷卻水、除塵補(bǔ)充水等,即可保護(hù)環(huán)境又可節(jié)約能源。

(4)處理焦化廢水新技術(shù)的研究勢(shì)在必得。采用新技術(shù)與傳統(tǒng)方法相結(jié)合的工藝,確保滿足處理效果和處理費(fèi)用以及無(wú)二次污染三方面的要**目前亟待解決的問(wèn)題。

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