張杰琦

（太原市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與科學(xué)研究中心，山西 太原 030002）

2021 年12 月28 日，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》提出，以鋼鐵、有色金屬、建材、石化化工等行業(yè)為重點(diǎn)，開(kāi)展重點(diǎn)行業(yè)清潔生產(chǎn)和工業(yè)廢水資源化利用改造[1]。焦化企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，很多環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生高濃度、難降解的工業(yè)廢水[2]，因此對(duì)焦化廢水的處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)廢水的資源化利用，是實(shí)現(xiàn)焦化企業(yè)清潔化生產(chǎn)、綠色循環(huán)發(fā)展的需要，也是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境高標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。

1 焦化廢水主流處理工藝

焦化廢水主要來(lái)源于煉焦過(guò)程產(chǎn)生的蒸氨廢水、煤氣預(yù)冷水、煤氣終冷水、粗苯分離水、管線凝結(jié)水、泵軸沖洗水等[3]。焦化廢水含有大量的有機(jī)污染物，包括苯酚、烷基苯酚、苯、苯胺等，是一種典型的高濃度、高污染、有毒、難降解的工業(yè)廢水[4-5]。

目前，焦化廢水多采用“預(yù)處理+生化處理+深度處理”的三級(jí)工藝進(jìn)行處理。其中預(yù)處理主要是除去焦化廢水中油類，調(diào)節(jié)廢水水量和水質(zhì)[6]，并對(duì)可回收的物質(zhì)進(jìn)行回收精制；生化處理工藝主要是利用微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行消耗降解；深度處理技術(shù)主要對(duì)二級(jí)生化處理后的尾水進(jìn)行深度處理[7]。

焦化廢水典型的處理工藝如圖1 所示。

圖1 焦化廢水處理工藝流程圖[8]

1.1 預(yù)處理工藝

預(yù)處理包括除酚、脫氰、蒸氨、除油等環(huán)節(jié)，焦化廢水預(yù)處理后能夠降低生化處理過(guò)程中的污染負(fù)荷，并提高廢水的生化性，同時(shí)可回收焦化廢水中的氨、氯酚等化工產(chǎn)品[9]。通過(guò)加堿可使剩余氨水中氨氮的去除率增加2.8%，利用臭氧氧化預(yù)處理技術(shù)可提高焦化廢水的可生化性，使BOD/COD 值由0.068提高至0.281[10]。

1.2 生化處理工藝

生化處理作為焦化廢水處理過(guò)程中的二級(jí)處理單元，一般以活性污泥法為主，采用厭氧和好氧兩級(jí)生物反應(yīng)的工藝，或多種工藝的組合處理。經(jīng)兩級(jí)好氧處理后，COD、酚類、硫氰化物、氨氮的去除率可分別達(dá)到90.7%、98.9%、98.6%、99.9%[4]。

劉建[5]對(duì)山東兗礦國(guó)際焦化有限公司焦化廢水生化處理A2/O 法進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)厭氧后COD 和氨氮的去除率分別為75%和30%，好氧池COD 和氨氮的去除率分別為20%和65%。馬艷霞等[11]分別從投資費(fèi)用、操作管理、處理效果、出水水質(zhì)等方面對(duì)活性污泥法、A/O 法、A2/O 法、A/O2法、A2/O2法進(jìn)行了比較（見(jiàn)表1），發(fā)現(xiàn)活性污泥法、A/O 法處理流程最短，投資最少，但處理效果相對(duì)較差，處理后的廢水COD、氨氮、總氰化物出水水質(zhì)不能達(dá)標(biāo)排放，A/O2法一級(jí)厭氧對(duì)氨氮的處理效率不高，給后續(xù)處理帶來(lái)一定的困難，A2/O2法對(duì)氨氮的處理效果最好。

表1 焦化廢水生化處理工藝對(duì)比表

1.3 深度處理工藝

深度處理主要是對(duì)生化處理后出水水質(zhì)中的COD 和氨氮等污染物做進(jìn)一步處理，包括混凝沉淀、吸附、脫色、高級(jí)氧化等。其中混凝沉淀、吸附、脫色處理用于對(duì)出水水質(zhì)要求不高的回用水質(zhì)或達(dá)標(biāo)排放，可視為簡(jiǎn)單的深度處理或深度處理的預(yù)處理。柳鋼焦化廢水深度處理系統(tǒng)采用樹(shù)脂吸附技術(shù)，進(jìn)水水質(zhì)懸浮物質(zhì)量濃度為29～123 mg/L、平均61.55 mg/L，COD 質(zhì)量濃度為97～214 mg/L、平均155.58 mg/L，色度200 度～700 度、平均495 度，經(jīng)處理后出水水質(zhì)懸浮物質(zhì)量濃度為10～36 mg/L、平均18.64 mg/L，COD 為50～103 mg/L、平均76.58 mg/L，色度20 度～70 度、平均50 度[12]。

高級(jí)氧化法包括Fenton 法、臭氧催化氧化法、電化學(xué)氧化法、光催化氧化法等，因其氧化能力強(qiáng)、氧化過(guò)程無(wú)選擇性等特點(diǎn)[10]，可有效去除焦化廢水中難降解的有機(jī)物。明云峰等[13]采用“Fenton 試劑—微電解”方法對(duì)焦化廢水中的COD 和色度去除效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)pH、H2O2投加量、FeSO4投加量及反應(yīng)時(shí)間均影響著COD 和色度的去除效果。在最佳工藝條件下，COD 和色度的去除率分別為74.3%和96.9%。吳丹等[14]以河北某焦化廠生化處理后的廢水為研究對(duì)象，采用“Cu-Mn-Co/Al2O3催化臭氧氧化”方法研究了焦化廢水中的COD 和氨氮處理效果，結(jié)果表明當(dāng)臭氧質(zhì)量濃度為1.16 mg/L、氣體流量為50 L/h 時(shí)，反應(yīng)時(shí)間達(dá)到80 min 后，COD 和氨氮的濃度保持基本不變，去除率分別為69.28%和87.01%。黃現(xiàn)統(tǒng)等[15]采用電催化氧化法對(duì)采用A2/O2法生化處理后的焦化廢水進(jìn)行了試驗(yàn)，研究表明當(dāng)電解電壓為10 V、極板間距為1.5 cm、溶液pH 為6.0、NaCl 的投加量為300 mg/L、電解時(shí)間為60 min時(shí)，廢水COD 去除率達(dá)到60%以上。

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)用最廣泛的工藝技術(shù)[7]。焦化廢水處理技術(shù)能否成功應(yīng)用，主要受三個(gè)因素制約：處理效果、投資運(yùn)行費(fèi)用以及是否會(huì)造成二次污染[16]。隨著節(jié)能減排、廢水零排放等環(huán)保政策要求的日益嚴(yán)格，需要對(duì)處理技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化升級(jí)，開(kāi)發(fā)應(yīng)用穩(wěn)定可靠的廢水深度處理回用技術(shù)，該技術(shù)也是焦化企業(yè)實(shí)現(xiàn)焦化廢水資源化回收利用的必然選擇。

2 焦化廢水資源化利用的途徑

廢水資源化利用是從源頭、過(guò)程、終端對(duì)水資源的全程控制，可實(shí)現(xiàn)以最小的水資源消耗量，獲得最大的利用效率。焦化廢水資源化利用的前提條件必須是處理達(dá)標(biāo)，再根據(jù)回用水的要求，考慮是否需要采用其他工藝做進(jìn)一步處理。

根據(jù)焦化企業(yè)性質(zhì)的不同采用不同的處理工藝，以使處理后的焦化廢水得到最大限度的資源化利用。鋼鐵焦化聯(lián)合企業(yè)處理后的焦化廢水可回用于焦化廠以及用于對(duì)水質(zhì)不高的鋼鐵企業(yè)濁循環(huán)水系統(tǒng)；煤焦聯(lián)合企業(yè)處理后的焦化廢水可回用于焦化廠以及送往洗煤廠，用作洗煤補(bǔ)充水；獨(dú)立焦化廠濕法熄焦處理后的焦化廢水可用于熄焦用水、煤場(chǎng)灑水，干法熄焦須采用深度處理工藝，深度處理的凈水用于生產(chǎn)凈循環(huán)水補(bǔ)水，少量濃縮液可用于煤場(chǎng)灑水。柳鋼焦化廢水經(jīng)樹(shù)脂吸附處理后回用于柳鋼高爐沖渣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了焦化廢水的回收和利用，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[12]。昆明焦化制氣有限公司采用“生物脫氮+微波+雙膜”工藝處理焦化廢水，出水水質(zhì)滿足《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50050—2002）補(bǔ)充新水水質(zhì)要求，回用于生產(chǎn)循環(huán)水系統(tǒng)，并作為鍋爐用水使用[16]。山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司焦化廢水經(jīng)“A2O+AO+生物流化床+臭氧紫外催化氧化+膜法”深度處理后，反滲透出水用作循環(huán)水的補(bǔ)水，反滲透濃水送至綜合污水處理廠進(jìn)行納濾處理后用于沖渣處理[17]，實(shí)現(xiàn)了焦化廢水的資源化利用。唐山首鋼京唐西山焦化有限責(zé)任公司采用“電催化氧化+電絮凝+電氣浮+超濾+反滲透”深度處理工藝，深度處理系統(tǒng)濃水可達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中用于洗煤、熄焦和高爐沖渣的水質(zhì)要求，通過(guò)送鋼廠綜合利用實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)零排放[18]。寶鋼湛江鋼鐵通過(guò)采取源頭減量、清濁分流等措施，采用“超濾+納濾+反滲透”深度處理技術(shù)，將處理后的焦化廢水回用于淡水循環(huán)水補(bǔ)水，濃水用于燒結(jié)，實(shí)現(xiàn)了焦化廢水的減量化與資源化利用。

3 結(jié)語(yǔ)

焦化廢水作為高濃度、高污染、有毒、難降解的工業(yè)廢水，對(duì)其進(jìn)行深度處理及資源化利用是降低水資源消耗、提高水資源利用效率、推進(jìn)企業(yè)清潔化生產(chǎn)的需要，也是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境高標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。同時(shí)焦化從業(yè)人員需不斷提升自身管理水平和專業(yè)技術(shù)能力，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，注重清潔化生產(chǎn)，加強(qiáng)源頭控制、過(guò)程監(jiān)管、終端治理，強(qiáng)化全過(guò)程管控，以最小的水資源消耗量，獲得最大的利用效率，努力實(shí)現(xiàn)焦化企業(yè)綠色循環(huán)發(fā)展。