焦化廢水處理工藝設計
當前，全球都面臨著水資源短缺、水質惡化的嚴峻形勢，水污染問題成為當今世界面臨的重要環境問題之一。我國人均水資源占有量僅為0.24萬m3，只有世界上人均占有量的1/4，屬世界十二個貧水國家之一，所以加強對新污染源的控制，改善老污染源處理條件，才能從根本上改變我國水質惡化的現狀。今天，跟大家介紹的是焦化廢水處理。
焦化廢水處理一直是國內外污水處理領域的一大難題。廢水中污染物組成復雜，含有揮發酚、多環芳烴和氧硫氮等雜環化合物，屬較難生化降解的高濃度有機工業廢水。目前，焦化廢水處理一般要經過預處理、二級處理和深度處理后才可能達標排放。焦化廢水的預處理技術有：厭氧酸化法、氣浮法、混凝沉淀法；二級處理方法很多，有生物化學法、物理法、化學法、以及物理-化學法等；焦化廢水深度處理技術有化學氧化法、折點氯化法、絮凝沉淀輔以加氯法、吸附過濾輔以離子交換法等。但目前最常用的方法是焦化廢水經隔油池、二級氣浮池除油后進行多段曝氣生物處理，再經氧化塘或吸附法深度處理后排放。1、廢水來源
焦化廢水是煉焦、煤氣在高溫干餾、凈化及副產品回收過程中，產生含有揮發酚、多環芳烴及氧、硫、氮等雜環化合物的工業廢水，是一種高CODcr、高酚值、高氨氮且很難處理的一種工業有機廢水。其主要來源有三個：一是剩余氨水，它是在煤干餾及煤氣冷卻中產生出來的廢水，其水量占焦化廢水總量的一半以上，是焦化廢水的主要來源；二是在煤氣凈化過程中產生出來的廢水，如煤氣終冷水和粗苯分離水等；三是在焦油、粗苯等精制過程中及其它場合產生的廢水。2 、廢水特點
焦化廢水所含污染物包括酚類、多環芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環化合物等，是一種典型的含有難降解的有機化合物的工業廢水。焦化廢水中的易降解有機物主要是酚類化合物和苯類化合物，砒咯、萘、呋喃、瞇唑類屬于可降解類有機物。難降解的有機物主要有砒啶、咔唑、聯苯、三聯苯等。
焦化廢水的水質因各廠工藝流程和生產操作方式差異很大而不同。一般焦化廠的蒸氨廢水水質如下：CODcr3000－3800mg／L、酚600－900mg／L、氰10mg／L、油50－70mg/L、氨氮300mg/L左右。如果CODcr按3500mg／L計，氨氮按280mg/L計，則每噸焦炭最少可產生0.65kgCODcr和0.05kg氨氮，全國機焦產量為7000萬噸，則每年可產生45500噸CODcr和3500噸氨氮，如果污水不處理，將對環境造成多么大的污染。3 、廢水處理方式
目前焦化廠廢水處理有多種方式，首要方式應將焦化廢水處理綜合考慮。如建廠時選擇廠址就應論證廢水處理方案，充分考慮廠址的上、下游及周圍的情況，不要設在給水水源附近和有特殊要求的地方；能否將經處理后的水送附近洗煤廠、鋼鐵廠的綜合廢水處理廠、城市污水處理廠，使廢水處理方案更趨合理也是必須考慮的問題。
其次是廢水處理不能單一考慮，而應與煤氣凈化工藝等統一考慮設計方案。從產生廢水的裝置開始處理，每道工序均按要求設計，減輕最終廢水處理裝置的負擔。如上海寶鋼三期工程將蒸氨工段與廢水處理合并為一個車間，使其能達標排放。
將處理后的廢水盡量在廠內利用，如送作熄焦補充水、除塵補充水、煤場灑水等，從而減少外排水量，同時采取措施防止對環境及設備產生不良影響。4、國內外焦化廢水處理技術
目前，國內80％的焦化廠普遍采用的是以傳統生物脫氮處理為核心的焦化廢水工藝流程。分為預處理、生化處理以及深度處理。預處理主要采用物理化學方法，如除油、蒸氨、萃取脫酚等；生化處理工藝主要為A/O、A2/O等工藝；深度處理主要工藝有活性炭吸附法、活性炭-生物膜法及氧化塘法。在歐洲，焦化廢水處理普遍的工藝為先去除懸浮物和油類污染物質，然后利用蒸氨法去除氨氮， 再采用生物氧化法去除酚硫氰化物和硫代硫酸鹽。在某些情況下還對廢水做排放前的最后深度處理。在美國，煉焦廠的廢水處理工藝為：脫焦油—蒸氨工藝—活性污泥法及污泥脫水系統。綜合看起來，國外的焦化廢水處理方法與我國基本一致。
（1）：物理處理法
1吸附法
吸附法是利用多孔性吸附劑吸附污水中的一種或幾種溶質，使污水得到凈化?；钚蕴渴亲畛Ｓ玫囊环N吸附劑，活性炭吸附法適用于污水的深度處理。劉俊峰等采用高溫爐渣過濾，再用南開牌H2103大孔樹脂吸附處理含酚520mg/L、COD3200mg/L的焦化污水，處理后出水達到國家排放標準。
2混凝和絮凝沉淀法
混凝法是向污水中加入混凝劑并使之水解產生水合配離子及氫氧化物膠體，中和污水中某些物質表面所帶的電荷，使這些帶電物質發生凝集，是用來處理污水中自然沉淀法難以沉淀去除的細小懸浮物及膠體微粒，以降低污水的濁度和色度，但對可溶性有機物無效，常用于焦化污水的深度處理。該法處理費用低，既可以間歇使用也可以連續使用。上海焦化總廠選用厭氧- 好氧生物脫氮結合聚鐵絮凝機械加速澄清法對焦化污水進行綜合治理，使出水中COD<158mg/L，NH3-N<15mg/L。近年來，新型復合混凝劑在焦化污水處理中的應用得到廣泛的研究。
3Fenton試劑法
Fenton試劑是由H2O2和Fe2+混合得到的一種強氧化劑，由于其能產生氧化能力很強的61OH自由基，在處理難生物降解或一般化學氧化難以奏效的有機污水時，具有反應迅速，溫度和壓力等反應條件緩和且無二次污染等優點。因此，近30年來越來越受到國內外環保工作者的廣泛重視。
（2）：生化處理法
生化處理法是一種利用微生物氧化分解污水中有機物的方法，常作為焦化污水處理系統中的二級處理。
1A/O與A2/O法
目前國內主要采用A/O與A2/O工藝及其變異型脫氮工藝進行焦化污水的脫氮處理，脫氮效果較好。Min Zhang等對A-A-O工藝與A-O工藝進行了比較，實驗表明：A-A-O工藝在NH3-N去除和反硝化方面均優于A-O工藝，特別是反硝化率方面A-A-O工藝是A-O工藝的兩倍。目前寶鋼一、二期焦化污水就是對原A-O工藝優化后，采用了A-A-O工藝。目前系統運行穩定，但由于條件控制復雜，投資費用高，為保證處理效果，運行中污泥及污水回流量較大，增加了動力消耗，且內循環液帶入大量溶解氧，使反硝化池內難于保持理想的缺氧狀態，影響反硝化過程降低了脫氮效率。
2SBR法
SBR池兼均化、沉淀、生物降解及終沉等功能于一體。國內外對SBR法研究的結果表明此法工藝簡單、運行費用低、運行管理簡單，同時不必設調節池，多數情況下可省去初沉池。SBR反應池生化反應能力強，處理效果好，能有效地防止污泥膨脹，耐沖擊負荷能力強，工作穩定性強。用它來處理焦化污水，NH3-N的去除率達60%，傳統SBR法對焦化污水降解效率不高。
3氧化溝技術
隨著氧化溝技術的發展，出現了一系列脫氮技術與氧化溝技術相結合的污水處理工藝流程。按照運行方式，氧化溝可以分為連續工作式、交替工作式和半交替工作式。連續工作式氧化溝，如帕斯韋爾氧化溝、卡魯塞爾氧化溝。奧貝爾氧化溝在我國應用比較多，這些氧化溝通過設置適當的缺氧段、好氧段都能取得較好的脫氮效果。
（3）：化學處理法
1催化濕式氧化技術
催化溫式氧化技術是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下，用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化，最終轉化為無害物質N2和CO2排放。該技術的研究始于20世紀70 年代，是在Zim-merman的濕式氧化技術的基礎上發展起來的。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優點。但是，由于其催化劑價格昂貴，且在高溫高壓條件下運行，對工藝設備要求嚴格，國內很少將該法用于污水處理。
2臭氧氧化法
臭氧是一種強氧化劑，能與污水中大多數有機物，微生物迅速反應，同時還可起到脫色、除臭、殺菌的作用。該法不會造成二次污染，操作管理簡單方便。但是，這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點。同時若操作不當，臭氧會對周圍生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法還主要應用于污水的深度處理。在美國已開始應用臭氧氧化法處理焦化廢水。
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及其他有機物都有較高的去除率。在最佳光催化條件下，控制污水流量為3600mL/h，就可以使出水COD值由472mg/L降至100mg/L以下，且檢測不出多環芳烴。
