周穩(wěn)華，李騰姣

（銅陵泰富特種材料有限公司，安徽 銅陵 244100）

焦化廢水成分復(fù)雜，是一種難降解處理的工業(yè)廢水。對(duì)于焦化廢水的處理，主流工藝仍然是生物處理法，可使酚類(lèi)、氰化物、COD、氨氮等大幅降低。但由于國(guó)家環(huán)保要求的提高，多數(shù)企業(yè)需在廢水生化處理的一級(jí)處理系統(tǒng)后端采用Fenton氧化法、臭氧氧化法和電磁強(qiáng)氧化法等技術(shù)進(jìn)行深度處理，或者在混凝沉淀工序輔以高效絮凝沉淀、活性炭吸附等強(qiáng)化物化處理措施，以滿(mǎn)足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)[1]。

目前，在焦化廢水活性炭吸附工藝中所采用的活性炭大多與系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥在混凝沉淀階段混合排出，脫水后的活性炭不再脫附重復(fù)使用，處理成本相對(duì)較高。在焦化廢水處理領(lǐng)域，采用廉價(jià)易得的粉煤灰、焦粉等工業(yè)產(chǎn)物，利用其較好的吸附性能進(jìn)行焦化廢水深度處理以及生化前一道工序中蒸氨廢水的預(yù)處理，對(duì)進(jìn)一步降低COD、改善廢水水質(zhì)效果顯著。

銅陵泰富特種材料有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)銅陵特材）利用生產(chǎn)工序收集的焦化干熄焦除塵焦粉，對(duì)鼓風(fēng)冷凝工段產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)陶瓷過(guò)濾除油后的剩余氨水進(jìn)行除塵焦粉吸附預(yù)處理研究，探索了焦化廢水流程優(yōu)化的新路徑。

1 存在的問(wèn)題

一般來(lái)講，剩余氨水水量為原料煤的10%～12%，銅陵特材鼓風(fēng)冷凝工段采用機(jī)械化氨水澄清槽，每小時(shí)產(chǎn)生大約60 t剩余氨水。經(jīng)多次分析，由陶瓷過(guò)濾器處理后進(jìn)蒸氨工序前的剩余氨水水質(zhì)如表1所示。

表1 進(jìn)蒸氨工序前的剩余氨水水質(zhì)分析

由表1可知，剩余氨水雖然在冷鼓工段經(jīng)過(guò)靜置分離、氣浮除油以及陶瓷過(guò)濾等工序處理，但是送往蒸氨塔剩余氨水的COD、含油量、氨氮仍較高，會(huì)造成蒸氨塔、廢水換熱器因阻力上升較快清掃頻繁，生化處理站運(yùn)行負(fù)荷較高。

2 實(shí) 驗(yàn)

通過(guò)使用焦化生產(chǎn)工序收集的干熄焦除塵焦粉對(duì)剩余氨水進(jìn)行預(yù)處理，去除部分COD、氨氮、懸浮物、油狀物等后，將其再送到蒸氨塔中，以達(dá)到提高剩余氨水品質(zhì)、改善操作、降低蒸氨廢水污染物指標(biāo)和生化負(fù)荷的目的。

2.1實(shí)驗(yàn)材料

2.1.1 廢水來(lái)源

廢水取自陶瓷過(guò)濾后的剩余氨水（以下簡(jiǎn)稱(chēng)原水）。

2.1.2 焦化焦粉的選擇

焦化焦粉收集點(diǎn)多、來(lái)源復(fù)雜，不同收集點(diǎn)的除塵焦粉粒度分布差異較大。根據(jù)吳聲彪、劉憲等[2-3]的研究，焦粉粒徑對(duì)色度和COD的去除效果存在一個(gè)最佳粒徑范圍。其中吳聲彪等[2]的研究表明：粒徑為0.09 mm的粉末活性炭對(duì)焦化廢水COD的去除率最高，在97.6%～98.5%；劉憲等[3]的研究表明：焦粉粒徑在0.09 mm～0.12 mm時(shí)，比較適合焦化廢水的處理。因此，選擇合適粒徑分布的除塵焦粉用于剩余氨水的預(yù)處理顯得十分重要，考慮到焦粉中＜0.2 mm焦粉的比例情況，試驗(yàn)選擇了銅陵特材頂裝焦?fàn)t干熄焦環(huán)境除塵焦粉（以下簡(jiǎn)稱(chēng)除塵焦粉）作為實(shí)驗(yàn)材料，表2為頂裝焦?fàn)t干熄焦環(huán)境除塵焦粉的粒度組成。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 除塵焦粉量影響

表2 頂裝焦?fàn)t干熄焦環(huán)境除塵焦粉的粒度組成 %

取2份1 000 mL原水樣品，分別稱(chēng)取10 g、80 g烘干的除塵焦粉加入其中，使用磁力攪拌器不間斷攪拌3 h，再經(jīng)約15 min靜置分層后抽濾，對(duì)濾液進(jìn)行檢測(cè)，考察不同除塵焦粉量對(duì)吸附效果的影響。

2.2.2 pH值影響

取2份1 000 mL原水樣品，其中一份不做任何處理，另一份加入85 mL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的硫酸，調(diào)節(jié)樣品的pH為3左右（樣品顏色稍微變淡）。均稱(chēng)取80 g烘干的除塵焦粉，加入上述2份樣品中不間斷攪拌3 h，再經(jīng)約15 min靜置分層后進(jìn)行抽濾，對(duì)濾液進(jìn)行檢測(cè)，考察不同pH值對(duì)吸附效果的影響。

2.2.3 攪拌時(shí)間影響

取2份1 000 mL原水樣品，均稱(chēng)取80 g烘干的除塵焦粉加入其中，使用磁力攪拌器分別不間斷攪拌1 h、3 h。攪拌完成后，經(jīng)過(guò)約15 min靜置分層后抽濾，對(duì)濾液進(jìn)行檢測(cè)，考察不同攪拌時(shí)間對(duì)吸附效果的影響。

3 結(jié)果與討論

3.1 除塵焦粉量對(duì)吸附效果的影響

加入不同除塵焦粉量吸附3 h的處理效果見(jiàn)表3。

表3 不同除塵焦粉量吸附3 h處理效果

由表3可知，除塵焦粉對(duì)油類(lèi)、硫化物、氰化物、濁度有較好的處理效果，而對(duì)COD、氨氮、揮發(fā)氨、酚類(lèi)、硫氰等污染物的處理效果相對(duì)較弱。但是隨著除塵焦粉投加量的增加，對(duì)COD、揮發(fā)氨、酚類(lèi)污染物處理效果增加明顯。

根據(jù)張洪恩等[4]的研究，焦粉對(duì)氨氮的吸附效果不明顯，而對(duì)COD、揮發(fā)酚能有效吸附，這主要是由于煤粉在煉焦過(guò)程會(huì)形成膠質(zhì)體，微孔數(shù)量減少，中孔數(shù)量增加，這有利于對(duì)有機(jī)物進(jìn)行吸附。

3.2 pH值對(duì)吸附效果的影響

調(diào)節(jié)剩余氨水pH=3，則pH值調(diào)節(jié)前后，80 g除塵焦粉吸附3 h后的處理效果見(jiàn)表4。

表4 不同pH值吸附3 h處理效果

由表4可知，相對(duì)于不調(diào)節(jié)pH（原水pH在9左右），酸性條件下除塵焦粉對(duì)于剩余氨水中氨氮、揮發(fā)氨、硫化物去除效果非常明顯，這可能是由于上述污染物在酸性條件下不能夠穩(wěn)定存在。同時(shí)對(duì)于大部分污染物，相對(duì)于不做處理的情況，酸性條件下除塵焦粉的處理效率都有所上升，這主要是由于除塵焦粉經(jīng)過(guò)加酸處理后，焦粉表面部分物質(zhì)被溶解，使得表面較原焦粉更加光滑。根據(jù)張義[5]的研究，經(jīng)過(guò)改性后光滑的除塵焦粉表面出現(xiàn)了更加微細(xì)的孔隙，同時(shí)可將除塵焦粉的比表面積提高16.84%～28.08%。圖1為焦粉及經(jīng)過(guò)硫酸改性后焦粉的SEM圖，這對(duì)實(shí)際焦粉處理焦化廢水的吸附性能強(qiáng)化有一定參考價(jià)值。

圖1焦粉及經(jīng)過(guò)硫酸改性后焦粉的SEM圖

3.3 攪拌時(shí)間對(duì)吸附效果的影響

加80 g除塵焦粉吸附1 h和吸附3 h的吸附效果見(jiàn)表5。

表5 不同攪拌時(shí)間的處理效果

由表5可知，吸附1 h和3 h后，除硫化物、濁度外，除塵焦粉對(duì)COD、油類(lèi)、揮發(fā)氨、硫氰等污染物的處理效果變化不大，這主要是由于除塵焦粉與剩余氨水反應(yīng)1 h后，對(duì)這些污染物的吸附基本接近飽和；此外，隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，廢水中氰化物及酚類(lèi)的濃度不降反升，而廢水中硫化物濃度卻大幅降低，這可能是由于除塵焦粉在吸附這些物質(zhì)時(shí)存在交換吸附的情況，部分已吸附的酚類(lèi)、氰化物從除塵焦粉中解析出來(lái)從而吸附硫化物等。

4 結(jié) 論

4.1 除塵焦粉對(duì)油類(lèi)、揮發(fā)氨、硫化物、氰化物、濁度等污染指標(biāo)有較好的處理效果，對(duì)COD、酚類(lèi)、硫氰等污染物有一定的去除效果，對(duì)氨氮的吸附效果不明顯。

4.2 實(shí)驗(yàn)條件下，相對(duì)于原水（pH約為9），調(diào)節(jié)剩余氨水pH=3時(shí)，可獲得更好的去除效果。

4.3 實(shí)驗(yàn)條件下，吸附3 h與吸附1 h相比，硫化物、濁度降低顯著，COD、油類(lèi)、揮發(fā)氨、硫氰等變化不大，氰化物、酚不降反升，綜合考慮，實(shí)際生產(chǎn)中可采取吸附1 h。