楊云龍，白曉平
（太原理工大學(xué)環(huán)境與市政工程系，山西 太原030024）

　　摘要：焦化廢水成分復(fù)雜，是一種較難處理的有機(jī)工業(yè)廢水。本文簡要介紹了焦化廢水的來源、組成、危害及處理焦化廢水的難點(diǎn)，著重介紹了當(dāng)前先進(jìn)有效的幾種焦化廢水的處理技術(shù)，并詳細(xì)敘述了各種技術(shù)的使用條件、技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn)及處理效果等。
　　關(guān)鍵詞：廢水處理；焦化廢水；處理技術(shù)
　　中圖分類號：X784
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2001)03-0008-03

　　焦化廢水是由原煤的高溫干餾、煤氣凈化和化工產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的。廢水成分復(fù)雜，其水質(zhì)隨原煤組成和煉焦工藝而變化。核磁共振色譜圖中顯示：焦化廢水中含有數(shù)十種無機(jī)和有機(jī)化合物。其中無機(jī)化合物主要是大量氨鹽、硫氰化物、硫化物、氰化物等，有機(jī)化合物除酚類外，還有單環(huán)及多環(huán)的芳香族化合物、含氮、硫、氧的雜環(huán)化合物等。總之，焦化廢水污染嚴(yán)重，是工業(yè)廢水排放中一個突出的環(huán)境問題。
　　《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－96）對焦化廢水新改擴(kuò)建項(xiàng)目要求：NH₃-N≤15mg/L，COD≤100mg/L。過去，國內(nèi)外去除焦化廢水中的NH₃-N和COD主要采用生化法，其中以普通活性污泥法為主，該方法可有效去除焦化廢水中酚、氰類物質(zhì)，但對于難降解有機(jī)物和NH₃-N去除效果較差，難以達(dá)標(biāo)排放。難降解有機(jī)物的處理已引起國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者的高度重視，許多學(xué)者對難降解有機(jī)物進(jìn)行了大量研究，同時改進(jìn)了焦化廢水中NH₃-N脫除工藝，提出了許多切實(shí)可行的處理設(shè)施和技術(shù)，使出水COD和NH₃-N濃度大大降低。本文將介紹幾種先進(jìn)有效的焦化廢水的處理技術(shù)。

1 焦化廢水的預(yù)處理技術(shù)

　　去除焦化廢水中的有機(jī)物主要采用生物處理法，但其中部分有機(jī)物不易生物降解，需要采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理技術(shù)。常用的預(yù)處理方法是厭氧酸化法。
　　厭氧酸化法是一種介于厭氧和好氧之間的工藝，其作用機(jī)理是通過厭氧微生物水解和酸化作用使難降解有機(jī)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，生成易降解物質(zhì)。厭氧微生物對于雜環(huán)化合物和多環(huán)芳烴中環(huán)的裂解，具有不同于好氧微生物的代謝過程，其裂解為還原性裂解和非還原性裂解。厭氧微生物體內(nèi)具有易于誘導(dǎo)、較為多樣化的健全開環(huán)酶體系，使雜環(huán)化合物和多環(huán)芳烴易于開環(huán)裂解。焦化廢水中存在較多的易降解有機(jī)物，可以作為厭氧酸化預(yù)處理中微生物生長代謝的初級能源和碳源，滿足了厭氧微生物降解難降解有機(jī)物的共基質(zhì)營養(yǎng)條件。焦化廢水經(jīng)厭氧酸化預(yù)處理后，可以提高難降解有機(jī)物的好氧生物降解性能，為后續(xù)的好氧生物處理創(chuàng)造良好條件^[1]。趙建夫等^[2]將水解一酸化作為焦化廢水預(yù)處理工藝，廢水經(jīng)6h水解一酸化，12h好氧生化處理，COD去除率達(dá)91％，比傳統(tǒng)的生化處理法提高了近40％^[3]。

2 焦化廢水的二級處理技術(shù)

　　焦化廢水經(jīng)預(yù)處理后，廢水的可生化性得到了提高，但其中難降解有機(jī)物不能徹底分解為CO2和H2O，必須進(jìn)行二級處理。焦化廢水的二級處理方法很多，有生物化學(xué)法、物理法、化學(xué)法以及物理化學(xué)法等。目前，效果較好的二級處理技術(shù)主要有以下幾種。
2.1 催化濕式氧化技術(shù)
　　催化濕式氧化技術(shù)是80年代國際上發(fā)展起來的一種治理高濃度有機(jī)廢水的新技術(shù)，是在一定溫度、壓力下，在催化劑作用下，經(jīng)空氣氧化使污水中的有機(jī)物、氨分別氧化分解成CO2、H2O及N2等無害物質(zhì)，達(dá)到凈化目的。其特點(diǎn)是凈化效率高，流程簡單，占地面積少。杜鴻章等研制出適合處理焦化廠蒸氨、脫酚前濃焦化污水的濕式氧化催化劑，該催化劑活性高，耐酸、堿腐蝕，穩(wěn)定性高，適用于工業(yè)應(yīng)用，對CODcr及NH₃-N的去除率分別為99.5％及99.9％；而且，經(jīng)催化濕式氧化法治理焦化廢水小試結(jié)果估算，治理費(fèi)用與生化法相近，但處理后的水質(zhì)遠(yuǎn)優(yōu)于生化法。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)境效益分析采用催化濕式氧化法治理焦化廢水經(jīng)濟(jì)可行^[4]。
2.2 生物強(qiáng)化技術(shù)
　　生物強(qiáng)化技術(shù)是指在生物處理體系中投加具有特定功能的微生物來改善原有處理體系的處理效果。投加的微生物可以來源于原有的處理體系，經(jīng)過馴化、富集、篩選、培養(yǎng)達(dá)到一定數(shù)量后投加，也可以是原來不存在的外源微生物。實(shí)際應(yīng)用中這兩種方法都有采用，主要取決于原有處理體系中的微生物組成及所處的環(huán)境^[5]。這一技術(shù)可以充分發(fā)揮微生物的潛力，改善難降解有機(jī)物生物處理效果^[6-7]。Selvaratnam等^[8]通過在活性污泥中投加苯酚降解菌Psendomonas Pvotida ATCC11172，提高了苯酚的去除率，系統(tǒng)在40d內(nèi)一直保持在95％－100％的苯酚去除率，而沒有進(jìn)行生物強(qiáng)化的對照組中苯酚去除率開始很高，但很快降到40％左右。
2.3 紛頓試劑技術(shù)
　　紛頓試劑對有機(jī)分子的破壞是非常有效的，其實(shí)質(zhì)是二價鐵離子和過氧化氫之間的鏈反應(yīng)催化生成·OH自由基，三價鐵離子催化劑（稱紛頓類試劑）也能激發(fā)這個反應(yīng)，這兩個反應(yīng)生成的·OH自由基能有效地氧化各種有毒的和難處理的有機(jī)化合物；或者采用紫外燈作為輻射能源放射紫外線進(jìn)入廢水，當(dāng)過氧化氫被紫外光激活后，反應(yīng)產(chǎn)物是一個高反應(yīng)性的·OH自由基，這個·OH基團(tuán)迅速引發(fā)氧化鏈反應(yīng)，最終有機(jī)化合物被分解為CO2和H2O。K.Banerjeek等經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明：采用過氧化氫添加鐵鹽和同時采用紫外光、過氧化氫和催化劑的兩個處理過程都能有效地減少焦化廢水中COD濃度^[9]。
2.4 固定化細(xì)胞技術(shù)
　　固定化細(xì)胞（簡稱IMC）技術(shù)是通過采用化學(xué)或物理的手段將游離細(xì)胞或酶定位于限定的空間區(qū)域內(nèi)，使其保持活性并可反復(fù)利用的方法。制備固定化細(xì)胞可采用吸附法、共價結(jié)合法、交聯(lián)法、包埋法等。固定化細(xì)胞技術(shù)充分發(fā)揮了高效菌種或遺傳工程菌在降解有機(jī)物治理中的降解潛力，該技術(shù)特點(diǎn)是細(xì)胞密度高，反應(yīng)迅速，微生物流失少，產(chǎn)物分離容易，反應(yīng)過程控制較容易，污泥產(chǎn)生量少，可去除氮和高濃度有機(jī)物或某些難降解物質(zhì)^[10]。
　　Amanda等^[11]以PVA－H3BO3包埋法固定化假單孢菌Psendomonas，在流化反應(yīng)器中連續(xù)運(yùn)行2周，進(jìn)水酚濃度從250mg/L逐漸提高到1300mg/L，出水酚濃度均為0。
2.5 三相氣提升循環(huán)流化床
　　蔡建安^[12]經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究證明：用三相氣提升內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器（AZLR）處理焦化廢水比活性污泥法效果好，其處理負(fù)荷高，COD進(jìn)水負(fù)荷為13kg/(d·m³)，COD去除的容積負(fù)荷可達(dá)7kg/(d·m³)。它對酚、氰等污染物的耐受力強(qiáng)，去除效果好，并具有較低的曝氣能耗，其COD去除率為54.4％～76％，酚的去除率為95％～99.2％，氰去除率為95％～99.2％。
2.6 缺氧－好氧－接觸氧化法
　　該工藝在缺氧過程溶解氧控制在0.5mg/L以下，兼性脫氮菌利用進(jìn)水中的COD作為氫供給體，將好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原生成氨氣排入大氣，同時利用厭氧生物處理反應(yīng)過程中的產(chǎn)酸過程，把一些復(fù)雜的大分子稠環(huán)化合物分解成低分子有機(jī)物。在好氧過程溶解氧在3～6mg/L范圍內(nèi)，先由好氧池中的碳化菌降解易降解的含碳化合物，再由亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌氧化氨氮；在接觸氧化過程溶解氧控制在2～4mg/L，能夠進(jìn)一步降解難降解有機(jī)物，脫除氨氮、磷，對水質(zhì)起關(guān)鍵作用。山西省臨汾市煤氣化公司采用這一工藝，出水水質(zhì)由處理前COD3000mg/L、氨氮650mg/L、酚250mg/L，經(jīng)處理后分別變?yōu)?40mg/L、230mg/L、0.9mg/L，基本接近《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》^[13]。

3 焦化廢水深度處理技術(shù)

　　焦化廢水二級出水中COD和NH₃-N常常超標(biāo)，應(yīng)進(jìn)行三級處理。許多學(xué)者已研究出了一些三級處理方法，如化學(xué)氧化法、折點(diǎn)加氯法、絮凝沉淀輔以加氯法、吸附過濾輔以離子交換法等，但由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的原因，這些方法均處于試驗(yàn)階段，目前較為經(jīng)濟(jì)可行的三級處理方法主要有以下兩種。
3.1 氧化塘深度處理法
　　氧化塘深度處理焦化廢水簡單易行，處理效果好，能耗低，易管理，費(fèi)用低。COD進(jìn)水濃度在250－400mg/L范圍內(nèi)，該方法對COD處理效果較為理想。氧化塘對低濃度焦化廢水進(jìn)行處理的適宜pH值為6－8，最佳pH值為7；適宜溫度范圍為25－35℃，最佳溫度為35℃。如果投加生活污水于焦化廢水中，其COD和NH₃-N去除率都可得到提高。藻類吸收作用是焦化廢水氧化塘脫除NH₃-N的主要途徑，硝化反應(yīng)是焦化廢水NH₃-N轉(zhuǎn)化的重要反應(yīng)。吳紅偉等經(jīng)試驗(yàn)證明，采用氧化塘深度處理焦化廢水，COD、NH₃-N均可達(dá)標(biāo)排放^[14]。
3.2 粉煤灰吸附法
　　X光衍射儀測定結(jié)果表明：粉煤灰主要成分是SiO₂、Al₂SO₅、NaAlSiO₄等，將粉煤灰作為吸附劑深度處理焦化廢水，脫色效果好，對CODcr、揮發(fā)酚、油等去除效果好，費(fèi)用低廉。張兆春^[15]等研究表明腐植酸類物質(zhì)－長焰煤作為吸附劑對焦化廢水中化學(xué)耗氧物質(zhì)具有較快的吸附速率以及可觀的吸附容量，可以對焦化廢水進(jìn)行深度處理。山西焦化廠采用生化－粉煤灰深度處理焦化廢水的工藝技術(shù)，經(jīng)處理后，除氨氮偏高外，CODcr、揮發(fā)酚、硫化物、氰化物、BOD5等污染物濃度均低于國家規(guī)定的允許排放標(biāo)準(zhǔn)，處理后的水60％被回用。

4 結(jié)束語

　　深入研究焦化廢水的先進(jìn)處理技術(shù)，既是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)面臨的現(xiàn)實(shí)問題，也是將來進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)，我們應(yīng)該尋求既高效又經(jīng)濟(jì)的處理技術(shù)，改善環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

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作者簡介：
　　楊云龍（1953－），男，1975年畢業(yè)于太原工學(xué)院給水排水專業(yè)，副教授，主要從事水處理理論和技術(shù)的研究與教學(xué)工作．聯(lián)系電話：0351—6010399。
　　白曉平（1976－），女，在讀碩士研究生，聯(lián)系電話：0351－6017066。