夏立全，陳貴鋒，李文博，高明龍

(1.煤炭科學(xué)研究總院，北京 100013；2.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 煤化工分院，北京 100013；3.國家能源煤炭高效利用與節(jié)能減排技術(shù)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100013；4.煤基節(jié)能環(huán)保炭材料北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100013)

0 引 言

焦化作為煤直接利用的重要領(lǐng)域，在生產(chǎn)各工段都會(huì)產(chǎn)生廢水，存在污染物濃度高、成分復(fù)雜、處理難度大等問題。焦化廢水主要來源有原煤熱解時(shí)析出的化合水形成的水蒸汽在初冷工段形成的冷凝水、煤氣加工凈化過程產(chǎn)生的洗滌廢水、回收利用焦油及粗苯等化工產(chǎn)品過程中產(chǎn)生的廢水。無機(jī)污染物主要包括硫氰根、金屬離子及其化合物、氨、氰類化合物等，采用GC-MS分析焦化廢水發(fā)現(xiàn)，有機(jī)污染物主要為各種大分子有機(jī)化合物及酚類等芳香族化合物[1]。焦化廢水的典型特征是產(chǎn)生的水量大、成分復(fù)雜、COD和氨氮含量高且含有大量長鏈及環(huán)狀有機(jī)化合物等，因此焦化廢水屬于污染物濃度高、不易處理且含大量有毒有害物質(zhì)的工業(yè)廢水。焦化廢水不經(jīng)處理直接排放會(huì)造成環(huán)境污染，在水資源短缺的華北地區(qū)直接排放還造成水資源浪費(fèi)，不利于循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

目前工業(yè)上常采用預(yù)處理-生化處理-深度處理的三級(jí)工藝進(jìn)行廢水處理，預(yù)處理工藝主要是對(duì)可回收利用的物質(zhì)進(jìn)行回收精制，技術(shù)發(fā)展較成熟，工業(yè)應(yīng)用也較普遍；生化處理工藝主要利用生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行消耗降解，目前技術(shù)發(fā)展比較成熟，今后將在生物反應(yīng)器、生物強(qiáng)化技術(shù)方面進(jìn)一步發(fā)展；深度處理技術(shù)主要處理生化處理不達(dá)標(biāo)的尾水，具體應(yīng)用技術(shù)也因要求不同而有差異。本文對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行分析總結(jié)，論述焦化廢水處理技術(shù)可能的發(fā)展方向，旨在為工業(yè)應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 焦化廢水處理技術(shù)

鑒于焦化廢水污染物濃度高、難處理、有毒有害物質(zhì)含量高等水質(zhì)特點(diǎn)，按處理工序順序及工藝特點(diǎn)大體可劃分為預(yù)處理工段、生化處理工段、深度處理工段的三級(jí)處理工藝。

1.1 預(yù)處理技術(shù)

混凝沉降目前的處理技術(shù)可大致分為重力自然沉降法和混凝法，前者主要借助沉降池實(shí)現(xiàn)，混凝沉降技術(shù)包括絮凝和沉淀2個(gè)過程[2]。目前國內(nèi)焦化廠采用的混凝劑主要成分為聚合硫酸鐵(PFS)，并添加一定量的聚丙烯酰胺(PAM)作為助凝劑。Zhao等[3]通過模擬海洋生物?？?Actinia)研發(fā)了一種新型仿生納米膠束絮凝劑，通過仿生技術(shù)制備的新型絮凝劑大大提升了沉降效果，顯著降低成本。Balta等[4]等研究發(fā)現(xiàn)以硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)為絮凝劑，不僅可以有效去除焦化廢水中的懸浮物，還可提高COD去除率、油和懸浮物的分離效率。唐綱等[5]對(duì)超導(dǎo)磁分離技術(shù)進(jìn)行研究，考察磁種、絮凝劑、攪拌時(shí)間等因素對(duì)混凝沉降結(jié)果的影響，結(jié)果表明以CaCl2、PAC、PFS、FeCl2、PAFS等常見水處理藥劑為絮凝劑，通過超導(dǎo)磁分離技術(shù)COD的去除率最高可達(dá)90%左右。

對(duì)于酚的回收，目前工業(yè)上處理焦化廢水的主要方法有溶劑萃取法、蒸汽吹脫法及吸附脫酚法。蒸汽吹脫法是利用高溫蒸汽與廢水進(jìn)行換熱使廢水溫度升高，從而使廢水中的揮發(fā)酚與水蒸氣以氣態(tài)混合物的形式逸出液相體系，由于酚在水中的平衡濃度比氣相中小，因此含酚廢水與水蒸氣發(fā)生對(duì)流傳質(zhì)，酚立即轉(zhuǎn)入水蒸氣，再用氫氧化鈉洗滌含酚蒸汽，回收含酚蒸汽再經(jīng)酸化處理即得較純凈的酚,該方法適用于酚含量較單一的揮發(fā)酚回收，很少處理焦化廢水[6]。吸附脫酚利用較大比表面積的多孔材料對(duì)酚進(jìn)行吸收，再進(jìn)行脫吸實(shí)現(xiàn)回收利用，目前焦化廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用較多的是活性焦、活性炭等多孔材料。張寧[7]從動(dòng)力學(xué)角度對(duì)有機(jī)膨潤土與天然膨潤土的吸附特性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，經(jīng)改性的有機(jī)膨潤土具有更優(yōu)的性能。溶劑萃取法利用酚在水與萃取劑中分配系數(shù)的不同實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離提純，Chen等[8]對(duì)液液三相平衡體系的脫酚效果進(jìn)行深入研究，最終得出甲基異丁基酮萃取劑對(duì)苯酚的效果要優(yōu)于甲基丁基酮，其對(duì)揮發(fā)酚的去除率97%以上，本實(shí)驗(yàn)室前期研究工作表明：MK絡(luò)合萃取劑對(duì)工業(yè)高濃度含酚廢水進(jìn)行絡(luò)合萃取處理，發(fā)現(xiàn)其對(duì)多元酚與單元酚均具有較好效果[9]。

廢水中含有油類物質(zhì)時(shí)，由于油的較大吸附性會(huì)黏附在菌膠團(tuán)表面，阻礙水中有機(jī)物進(jìn)入菌體細(xì)胞壁，此外，油類較輕的密度使大量活性污泥隨油污附在水體表面，不能充分與廢水接觸[11]。一般工藝均要求生化進(jìn)水的含油量不超過50 mg/L，經(jīng)處理控制到20 mg/L以下。目前工業(yè)中常用的工藝有隔油池除油與氣浮池除油。隔油池除油的主要原理是利用油與水的密度差異通過自然沉降與上浮實(shí)現(xiàn)油水分離，上浮的輕油由刮油板送至存儲(chǔ)裝置，下沉的重油由底排管定期排除，可實(shí)現(xiàn)油的分級(jí)利用；氣浮除油主要是利用油氣之間的表面張力小于油水之間的表面張力，油類物質(zhì)具有很強(qiáng)的疏水性，會(huì)吸附到微小氣泡的表面上浮至水的表面而實(shí)現(xiàn)分離，利用同樣的方法將重油與輕油分別從底部用泵排出、從表面用刮油板清除[12]。

1.2 生化處理

A/O及A2/O工藝在國內(nèi)外污水處理中應(yīng)用廣泛，技術(shù)也比較成熟,目前絕大多數(shù)焦化廢水的處理應(yīng)用此工藝。厭氧(Anaerobic)工藝(簡稱A工藝)主要是利用厭氧生物進(jìn)行新陳代謝進(jìn)而降解有機(jī)物的工藝[13]。但在實(shí)際應(yīng)用中，單獨(dú)使用A工藝有很多不足，如厭氧生物降解需要的水力停留時(shí)間較長,COD去除率僅為45%左右,出水pH為堿性,且色度較大[14]。好氧(Oxidation)工藝(簡稱O工藝)主要利用好氧生物的新陳代謝作用對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解。A/O工藝是將A工藝與O工藝進(jìn)行串聯(lián)的工藝流程，A2/O工藝是將厭氧-缺氧-好氧進(jìn)行串聯(lián)組合的工藝。該工藝技術(shù)成熟，且隨著好氧顆粒污泥技術(shù)的發(fā)展，由于其結(jié)構(gòu)緊湊致密、沉降性能好、生物量較高以及具備多種微生物功能、剩余污泥量較少等優(yōu)勢(shì)在水處理中得到廣泛關(guān)注[15]。

移動(dòng)床生物膜是在生物接觸氧化與流化床的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的移動(dòng)床生物膜工藝(MBBR)，因其具有生物接觸氧化和生物流化床的優(yōu)點(diǎn)，且具有耐沖擊負(fù)荷大、泥齡長等特點(diǎn)，在國外80多座污水處理廠應(yīng)用[16]，國內(nèi)焦化廢水治理中也有部分應(yīng)用。Xu等[17]等采用微波催化氧化(MCO)與MBBR工藝相結(jié)合的新型生化預(yù)處理魯奇煤氣化廢水處理系統(tǒng)，結(jié)果表明，在MOs/SAC(含錳氧化物的污泥基活性炭)催化劑的催化下，MCO通過生成·OH、中心點(diǎn)O-2和孔洞，對(duì)生物難降解化合物具有較好的去除效果。

序批式活性污泥工藝是借助間歇曝氣方式的活性污泥污水處理技術(shù)，一般運(yùn)用時(shí)間分割的操作方式來替代空間分割，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)[18]。SBR工藝具有占地面積小、處理有機(jī)物效果好兼具除磷的效果、對(duì)進(jìn)水沖擊負(fù)荷具有較強(qiáng)的抵抗能力、設(shè)備操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于占地面積要求較高或需設(shè)置污水處理裝置的企業(yè)具有較高的適應(yīng)性。但由于該工藝處理能力較低，不適用焦化廢水治理。目前關(guān)于該工藝與生物強(qiáng)化技術(shù)結(jié)合的研究較多，兩者結(jié)合可綜合SBR與生物強(qiáng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)菌種繼續(xù)培養(yǎng)、改善活性不足又可提高SBR的處理能力。

生物活性炭技術(shù)中的吸附法主要利用活性炭、樹脂等多孔材料對(duì)水中的有機(jī)物分子進(jìn)行吸附，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水的凈化。生物活性炭將活性炭的物理吸附與細(xì)菌的生物降解過程進(jìn)行耦合，與常規(guī)處理方法相比生物活性炭技術(shù)在低濃度、難降解的有機(jī)廢水處理方面有較大優(yōu)勢(shì)[21]。劉雪琴[22]將不同種類的6株高效菌以1∶1∶1∶1∶1∶1比例混合成為高效復(fù)合菌，結(jié)果顯示出水COD小于60 mg/L，脫除率可達(dá)75%以上；出水UV254、出水色度等指標(biāo)均有較好。但活性炭價(jià)格較高，在實(shí)際應(yīng)用中受限，以粉煤灰制備高孔隙率的多孔吸附材料近來得到廣泛關(guān)注。Yu等[23]以鍋爐底灰為吸附劑對(duì)經(jīng)A/O和零價(jià)鐵處理后的焦化廢水進(jìn)行處理，結(jié)果顯示，廢水中COD的去除隨底灰粒徑的減小而增加，隨底灰劑量的增加而增加。

生物強(qiáng)化技術(shù)(bioaugmentation)主要是為解決傳統(tǒng)生化技術(shù)對(duì)難降解有機(jī)物降解能力差的問題，生物強(qiáng)化技術(shù)又稱為生物增強(qiáng)技術(shù)，通常是在廢水生物處理過程中，向系統(tǒng)中投加具有特定降解能力的菌種，達(dá)到增強(qiáng)處理系統(tǒng)對(duì)特定污染物的降解能力，提高降解速率的效果[24]。生物強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用較多的主要有固定化技術(shù)、膜生物反應(yīng)器、生物強(qiáng)化制劑、直接或間接投入高效菌種等，其在焦化廢水處理方面需要解決優(yōu)化的問題主要有：培養(yǎng)篩選出更具有針對(duì)性的高效菌種、提高菌種在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的活性、應(yīng)用生物分子工程手段對(duì)菌種的生長及失活機(jī)理進(jìn)行深入研究。納米材料的應(yīng)用將為生物強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用提供優(yōu)良的載體材料，但納米材料會(huì)對(duì)水體造成二次污染。雖然該技術(shù)目前基本處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，但發(fā)展迅速，在未來焦化廢水生化法治理中必將占有重要地位[25]。

生物倍增技術(shù)是生物強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用比較成熟的技術(shù)，主要利用大回流比提高系統(tǒng)的生物濃度，混合液懸浮固體濃度MLSS可達(dá)5～8 g/L，具有較高的處理效率。生物倍增技術(shù)采用一體化裝置可節(jié)約用地，利用軟管暴氣可大幅度降低處理能耗，高效的沉淀系統(tǒng)降低了分離成本[26]。

1.3 深度處理

焦化廢水的生化出水COD與色度等指標(biāo)難以達(dá)標(biāo)，深度處理主要解決二級(jí)生化出水不達(dá)標(biāo)或不滿足循環(huán)水要求的問題，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。

1.3.1高級(jí)氧化法

Fenton氧化中的芬頓試劑是由Fenton[27]于1894年發(fā)現(xiàn)，將Fe2+與H2O2在酸性環(huán)境下接觸會(huì)表現(xiàn)出很強(qiáng)的氧化性，反應(yīng)機(jī)理見式(1)。Fenton技術(shù)包括常規(guī)Fenton、非均相Fenton和電Fenton技術(shù)以及光Fenton技術(shù)，芬頓氧化技術(shù)不僅可去除有機(jī)物，還能通過·OH氧化和Fe2+與氰根的反應(yīng)去除氰化物[28]。

(1)

Guclu等[29]分別采用常規(guī)法和改進(jìn)的芬頓法處理焦化廢水，結(jié)果表明，在初始pH=7.8、反應(yīng)60 min，化學(xué)需氧量(COD)及苯酚的去除率高達(dá)86%、99.5%，降解效果遠(yuǎn)好于一般現(xiàn)行工藝。研究證明不同水質(zhì)與處理工藝的芬頓氧化技術(shù)，F(xiàn)e2+與H2O2最佳比例區(qū)別很大，為了優(yōu)化處理工藝往往會(huì)將用于焦化廢水深度處理的Fenton技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)用，如Fenton-混凝、Fenton-吸附、Fenton-BAF、Fenton-微波、Fenton-超聲、微電解-Fenton等。

超聲氧化法是一種高效無公害、反應(yīng)條件溫和、降解速率快的綠色處理技術(shù)，但處理能力低、前期投入及運(yùn)營成本高等缺點(diǎn)使其仍處于研發(fā)探索階段[30]。微波處理廢水有3種方式：直接微波輻射、微波誘導(dǎo)催化氧化、微波輔助高級(jí)氧化。后2種方式在焦化廢水深度處理中應(yīng)用較多，主要研究方向?yàn)槲⒉?活性炭和微波-Fenton技術(shù)。Horikoshi等[31]通過微波驅(qū)動(dòng)等離子液體處理廢水，相比傳統(tǒng)UV光解、UV輔助光催化TiO2法、NaClO法等具有更高的處理效率。Huang等[32]通過微波技術(shù)處理焦化廢水中的氨氮，最終TAN去除率約88%。曲曉萍等[33]采用微波-活性炭技術(shù)處理焦化廢水生化出水，結(jié)果表明：有機(jī)物的去除主要通過活性炭吸附-微波誘導(dǎo)催化的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)而非單純的活性炭吸附作用。

光催化氧化技術(shù)一般以TiO2為載體負(fù)載不同的金屬作為催化劑在光源激發(fā)的作用下半導(dǎo)體催化劑發(fā)生電子躍遷，雙氧水或臭氧捕獲電子后分解產(chǎn)生·OH。目前焦化廢水處理行業(yè)主要技術(shù)有UV/TiO2、UV/TiO2/H2O2以及光催化與其他技術(shù)的聯(lián)用。Zhang等[34]對(duì)光催化氧化焦化廢水進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)C-N共摻雜后的TiO2在測(cè)試中較單純TiO2表現(xiàn)出更優(yōu)催化效果。此外，Gao等[35]合成的TiO2-TiO2nanorod arrays(TTNAs)對(duì)焦化廢水的COD降解率達(dá)到了89.8%。Zhang,等[36]研發(fā)了免分離C3N4/SiO2對(duì)有機(jī)污染物也表現(xiàn)出較高的降解率，C3N4/SiO2水凝膠可連續(xù)使用在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中具有重要意義。未來焦化廢水處理研究中，光催化氧化將具有重要地位，但紫外處理成本較高，降低處理成本、提高光利用率將成為今后研究內(nèi)容。

Kumar等[37]采用單獨(dú)臭氧氧化工藝處理焦化廢水生化出水，GC-MS分析表明：原水中主要含有芳香烴、長鏈烷烴、雜環(huán)化合物、鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物，經(jīng)臭氧氧化被分解為中間產(chǎn)物或無機(jī)小分子，廢水可生化性大大提高。臭氧高級(jí)氧化主要是區(qū)別于單獨(dú)臭氧氧化，在焦化廢水深度處理研究中涉及的臭氧高級(jí)氧化技術(shù)包括O3/H2O2技術(shù)和催化臭氧氧化技術(shù)。催化臭氧氧化按照催化劑與水體是否均相可分為均相和非均相2種情況。工業(yè)應(yīng)用中主要以非均相催化臭氧氧化技術(shù)為主要研究方向，該工藝的核心技術(shù)在于高效催化劑的制備。

電化學(xué)氧化直接陽極氧化即污染物直接在陽極上失去電子被氧化，間接氧化是通過電極反應(yīng)產(chǎn)生具有氧化性的活性物質(zhì)(如過氧化氫、·OH等)來氧化污染物。Zhu等[38]以摻雜硼的鉆石為陽極材料，與普通的SnO2、 PbO2等常規(guī)電極研究焦化廢水中COD的脫除效果，發(fā)現(xiàn)以BDD為陽極材料會(huì)大大提高COD及氨氮的脫除率；He等[39]采用Ti/RuO2-IrO2為陽極、鉑絲為陰極對(duì)焦化廢水進(jìn)行深度處理得到較好的脫除效果；Ma等[40]通過熱分解和電沉積法制備了Ti/SnO2-Sb/PbO2陽極，重點(diǎn)研究了其在降解焦化廢水中氨氮方面的效果，經(jīng)60 min處理氨幾乎全部去除，達(dá)到我國排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于有機(jī)污染物，采用BTDR進(jìn)行深度處理，可完全去除12種有機(jī)污染物，11種有機(jī)污染物的去除率在13.3%～70.3%。Zhang等[41]以含碳金屬球作為填充粒子研究三維電極處理焦化廢水，出水COD、NH3-N、酚類等污染物脫除效果良好。Zhang等[42]通過自制Ti/RuO2-IrO2電極構(gòu)建了復(fù)極性三維電極反應(yīng)器(BTDR)，以較廉價(jià)的焦炭粉末作為顆粒電極，COD脫除率可達(dá)72%。

超臨界水氧化(SCWO)是指在水的超臨界狀態(tài)下，氧化劑和溶解于超臨界水中的有機(jī)物之間不存在相界面，在極短時(shí)間內(nèi)有機(jī)物迅速、徹底發(fā)生氧化反應(yīng)，生成CO2、H2O等小分子物質(zhì)，該技術(shù)適用于高濃度廢水的治理[43]。夏前勇等[44]以COD廢水為處理對(duì)象，利用超臨界水氧化技術(shù)進(jìn)行COD降解試驗(yàn)，結(jié)果表明：COD為183～437 g/L、質(zhì)量流量20.83～104.17 kg/h時(shí)，可以完全依體系能量穩(wěn)定運(yùn)行且COD具有較好的降解效果。但目前該工藝主要處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問題還需要進(jìn)一步研究。

1.3.2膜分離技術(shù)

膜分離是以具有選擇性透過功能(如孔徑大小)的薄膜為分離介質(zhì)，通過在膜兩側(cè)施加一種或多種推動(dòng)力，使原料中的某組分選擇性透過。焦化廢水處理中超濾(UF)-反滲透(RO)雙膜法應(yīng)用最為廣泛，UF用于去除廢水中直徑較大的懸浮物、膠體和一些大分子有機(jī)物，RO主要用于去除水中的無機(jī)離子，經(jīng)UF-RO處理后的出水可直接用做循環(huán)冷卻水，但膜分離技術(shù)存在成本高、處理能力低等問題，在實(shí)際應(yīng)用中限制較多。王立東[45]將超濾、納濾和反滲透三類膜工藝串聯(lián)使用，焦化廢水處理后的出水指標(biāo)完全滿足其循環(huán)使用需求。膜蒸餾技術(shù)在廢水處理行業(yè)得到廣泛關(guān)注，對(duì)于解決焦化廢水中的高濃鹽水問題提供了有效途徑，但產(chǎn)生的固體廢棄物的合理利用及處理成本偏高問題成為膜蒸餾技術(shù)應(yīng)用的制約因素。

近年來，隨著無機(jī)膜技術(shù)的發(fā)展，更多的無機(jī)膜被應(yīng)用于焦化廢水治理。He等[46]綜述了陶瓷基膜在廢水處理方面的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景，指出目前應(yīng)用較廣泛的無機(jī)膜主要有氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、二氧化硅、沸石等常用陶瓷薄膜。由于焦化廢水具有濃度高、水質(zhì)復(fù)雜等特點(diǎn)，需在無機(jī)膜防污染堵塞、降成本、延長使用壽命等方面進(jìn)行大量研究。

1.3.3其他處理新技術(shù)

低溫等離子體水處理技術(shù)是一種集活性自由基氧化、臭氧氧化、紫外光輻射、沖擊波等效應(yīng)于一體的新型高級(jí)氧化技術(shù)，由于其環(huán)境友好以及卓越的氧化能力，被認(rèn)為是最具前景的高級(jí)氧化技術(shù)之一[47]。該技術(shù)是基于一定電化學(xué)技術(shù)發(fā)展起來的廢水深度處理技術(shù)，用于焦化廢水處理的主要理論依據(jù)：超窄脈沖電暈放電產(chǎn)生的非平衡等離子體是一種很好的高能電子源，高能電子所帶能量可促進(jìn)自由基的生成；超窄脈沖電暈存在時(shí)間極端上升速度快，對(duì)產(chǎn)生自由基無用的離子加速遷移方面基本不需要消耗能量，但將絕大部分能量作用在自由電子上使其獲得充足的能量，促進(jìn)激發(fā)裂解或電離，達(dá)到產(chǎn)生自由基的目的，此法利用放電產(chǎn)生的高能電子、紫外線以及氣體放電所產(chǎn)生的臭氧，從而形成高能電子、紫外線、臭氧等多效應(yīng)綜合作用[48]。影響該工藝的主要技術(shù)參數(shù)有放電電壓、工作氣體、初始濃度、pH、電導(dǎo)率、處理時(shí)間等工藝參數(shù)，但實(shí)際應(yīng)用較少，后續(xù)將集中在氧化機(jī)理、運(yùn)行穩(wěn)定性、與其他技術(shù)聯(lián)用等方面研究。

此外，納米材料作為21世紀(jì)發(fā)展最迅速的材料在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其中石墨烯在焦化廢水治理過程中極具代表性，納米材料在焦化廢水治理過程中主要用作催化劑載體、吸附材料等[49]。

2 焦化廢水處理存在問題及發(fā)展方向

2.1 存在問題

研究表明，以預(yù)處理—生化處理—深度處理為主要工藝的三級(jí)處理技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的工業(yè)技術(shù)，但焦化廢水處理技術(shù)存在的主要問題有：① 影響生態(tài)環(huán)境。普遍采用的混凝沉降工藝在處理過程中會(huì)加入大量藥劑、殘留金屬離子等造成水體二次污染；粉末活性炭等難以回收再利用的吸附劑增加成本的同時(shí)忽視了環(huán)境友好；電絮凝、電化學(xué)氧化均為高能耗處理工藝，生態(tài)文明建設(shè)落后[50]。② 技術(shù)相對(duì)落后，水質(zhì)達(dá)標(biāo)難。目前單純的處理工藝很難達(dá)到排放要求，且各工藝效果參差不齊，加之各地排放標(biāo)準(zhǔn)有差異，在一定程度上加大了監(jiān)管難度。③ 高能耗換取高水質(zhì)。目前絕大多數(shù)焦化企業(yè)的廢水處理都面臨著高額的處理成本，與廢水處理廠前期建設(shè)投入巨大和后期運(yùn)營能耗成本高有關(guān)。目前，國內(nèi)焦化廢水處理成本大部分均在25元/t以上，有的甚至高達(dá)50元/t以上，高成本運(yùn)營不利于企業(yè)發(fā)展和環(huán)保政策的有效實(shí)施。④ 資源回收率低。我國目前的處理工藝對(duì)資源回收率極低，國內(nèi)污水處理過程中普遍采用好氧處理工藝，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)還可能導(dǎo)致二次污染。

2.2 發(fā)展方向

1)高級(jí)氧化、膜分離等深度處理技術(shù)將是今后發(fā)展的重點(diǎn)方向。高級(jí)氧化、膜處理等技術(shù)相對(duì)成熟，在市場(chǎng)競爭中占優(yōu)勢(shì)。高級(jí)氧化工藝今后將進(jìn)一步優(yōu)化，在催化劑選擇與制備、可見光催化等方向進(jìn)行大量研究與技術(shù)開發(fā)。

2)提高資源回收利用率、提高處理能力與效率、降低能耗與運(yùn)營成本將是發(fā)展趨勢(shì)。由于環(huán)保政策日益嚴(yán)格、我國原煤質(zhì)量下降，使得焦化廢水處理行業(yè)壓力增大；綠色經(jīng)濟(jì)、“零排放”、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等對(duì)資源的回收利用提出了更多要求。今后降低焦化廢水處理成本也是一個(gè)重要課題。

3)多種處理技術(shù)的優(yōu)化耦合將是提高處理效果的有效途徑。目前除了常見的三級(jí)處理工藝還引入了超臨界氧化技術(shù)、微波氧化技術(shù)、等離子體處理技術(shù)、輻照廢水處理技術(shù)、超聲波廢水處理技術(shù)等，新工藝與傳統(tǒng)成熟工藝的結(jié)合將大大提高處理效果。

3 結(jié) 語

焦化廢水的水質(zhì)特點(diǎn)決定了焦化廢水具有成分復(fù)雜、危害大、處理難度大等特點(diǎn)，是典型的難處理工業(yè)廢水。由于工藝條件不完善、環(huán)保排放要求日益嚴(yán)格等外部因素導(dǎo)致焦化廢水處理成本居高不下；同時(shí)其資源回收率低、能耗大、處理水質(zhì)難達(dá)標(biāo)等問題難以解決。以預(yù)處理—生化處理—深度處理為主要工藝的技術(shù)路線不斷優(yōu)化升級(jí)，使出水能達(dá)到回用或排放等要求。焦化廢水的合理回用既可以實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放，又克服了水資源污染的難題，為焦化行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展提供重要保障。隨著膜技術(shù)的廣泛應(yīng)用，污水處理技術(shù)不斷完善但由此產(chǎn)生的高濃鹽水有效處理成為整個(gè)處理流程的重要環(huán)節(jié)。未來，隨著高級(jí)氧化+膜處理技術(shù)的不斷完善，有利于促進(jìn)焦化廢水的有效處理，維護(hù)焦化產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。