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焦化廢水是煤在高溫干餾、煤氣凈化以及副產品回收和精制過程中產生的一類典型工業廢水，除含有大量氮化物、氰化物、硫氰化物、氟化物等無機污染物外，還有高濃度的酚類、吡啶、喹啉、多環芳烴等有機污染物。受原煤性質、煉焦工藝、化工產品回收方式和季節等因素的影響，在焦炭煉制、煤氣凈化及化工產品回收過程中焦化廢水的水質成分有顯著差異，總體性質表現為氨氮、酚類及油分濃度高，有毒及抑制性物質多，對環境構成嚴重污染，是一種典型的高濃度、高污染、有毒、難降解的工業廢水。
隨著國家環保標準的日益嚴格以及水資源的日益緊張，對焦化廢水進行深度處理，降低焦化廢水中的污染物濃度，提高廢水的循環利用率變得日益迫切。
一.焦化廢水的來源和成分
焦化生產過程中主要產生間接冷卻水、除塵洗滌水和酚氰廢水。間接冷卻水主要包括焦化副產品蒸餾時冷卻過程產生的廢水以及苯與焦油精制時間接加熱產生的廢水。該類廢水水溫較高，但不含污染物質，可重復使用或直接排放。除塵洗滌水產生于煉焦煤儲存、運輸、破碎和加工過程中的除塵洗滌，焦爐裝煤或出焦時的除塵洗滌，以及焦炭的轉運、篩分和加工過程中的除塵洗滌。這類廢水主要含有高濃度的懸浮固體(煤屑、焦炭顆粒物)，一般經澄清處理后便可重復使用。酚氰廢水產生于焦油車間和化工產品回收精制車間，由于各焦化廠工藝的差別，廢水種類也略有差別，主要有粗苯分離液、焦油分離液、蒸氨廢水和脫硫廢液等。
焦化廢水中主要含有氨氮、酚、氰、硫化物及數百種有機物，成分復雜，還含有氰 、無機氟離子和氨氮等有毒有害物質，污染物色度高，屬較難生化降解的高濃度有機工業廢水。
二.焦化廢水的處理
焦化廢水的處理一般采取預處理、生物處理和深度處理有效結合的方式后才能達標排放。
預處理技術
焦化廢水在生化處理前一般要進行預處理，通常采用氣浮法或隔油處理，以去除焦油等污染物，避免對生化系統中微生物的抑制和毒害。當焦化廢水中的氨氮含量較高時，一般增設蒸氨塔來實現氨氮的消減和回收利用。采用溶劑萃取法，在預處理過程中實現焦化廢水中酚類物質的富集轉移。利用Fenton催化氧化法處理好氧曝氣產生的泡沫分離液，能夠將其中的有毒難降解有機物轉化為低毒或無毒的小分子有機物，使焦化廢水的可生化性明顯改善，該技術已應用到實際工程中。
預處理可降低焦化廢水中的酚類物質、氨氮和焦油的含量，將大分子有機物氧化成有利于微生物吸收利用的小分子物質，并實現有用化學物質的回收，確保了后續生化處理的穩定性。
生物處理技術
生物處理在焦化廢水的處理過程中一般作為二級處理單元，并以普通活性污泥法為主。以碳和氮循環為核心的生物處理技術對焦化廢水中的所有污染物都具有較好的去除能力。針對排放量大、有機質含量高的焦化廢水，生物處理被認為是最經濟的處理方法，可作為焦化廢水處理的主導技術。焦化廢水含有大量的酚類及含氮雜環化合物，其成分復雜、可生化性差，單獨的生化法均難以實現廢水處理的達標排放。為了解決這些問題，一般采用厭氧(水解)和好氧多級生物反應的工藝，以及多種工藝的組合處理。經兩級好氧處理后，COD、酚類、硫氰化物、氨氮的去除率可分別達到90.7%，98.9%，98.6%，99.9%，后續添加厭氧處理后可達到99.2%的反硝化率。
國內焦化廢水處理站主要采用A/O工藝，也有部分企業采用A2/O、A/O2、O/A/O、A/O/H/O、SBR、生物膜等工藝，處理效果略有差異。這些處理工藝主要基于微生物脫氮過程，在焦化廢水的處理過程中對有機物也表現出明顯的去除效果。在相近的HRT及其他運行參數下，A2/O工藝與A/O工藝有著幾乎一樣的COD和氨氮去除率，但A2/O處理工藝存在產酸階段大分子有機氮脫除氨基的過程，能更好地脫除有機氮，同時部分難降解物質在產酸階段分解為可在好氧段迅速降解的中間產物，故A2/O工藝在焦化廢水的處理中有更好的表現。而對于A/O2工藝，與A/O工藝相比，可減少25%的需氧量和50%的污泥產量，且能承受較高的氨氮負荷。
研究發現，水解過程能夠將大分子有機物分解為小分子物質，從而改善廢水的可生化性。以含有硝基苯、聯苯和多環芳烴等有毒物質的廢水為研究對象，采用水解酸化-好氧工藝進行處理，對硝基苯、聯苯和多環芳烴的去除率分別為98%，97%，96%，證明此工藝可作為有毒有機廢水處理的有效方法。
深度處理技術
深度處理也稱三級處理，是針對生物出水的進一步處理，包括混凝沉淀法、吸附法、生物化學法、高級氧化法和膜分離法等，以解決生物出水中殘留的COD和氨氮等污染物難以達標的問題。
1.混凝沉淀法
混凝沉淀法是利用電中和原理對焦化廢水進行處理，具體處理過程如下：將混凝劑在一定條件下定量投入到焦化廢水中，廢水中的帶電物質與混凝劑發生電中和形成大顆粒膠團，而后經過進一步的沉淀使焦化廢水得以凈化處理。通過分析發現，混凝沉淀法對焦化廢水色度，COD 等指標的有較好的去除效果。常用的混凝劑有聚合硫酸鐵（PFS）、聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。
2.吸附法
吸附法處理焦化廢水主要是利用吸附劑為比表面積較大的多孔類物質，對大分子有機物、油類物質、以及部分固體懸浮物等污染物具有良好的吸附性能，吸附劑在對焦化廢水吸附處理后經過沉淀得以分離。目前研究的吸附劑有活性炭、粉煤灰、褐煤、膨潤土、焦粉、高分子聚合物和吸附樹脂等。由于活性炭具有獨特的孔結構和吸附性能，被廣泛地應用于焦化廢水深度處理工藝中。
3.生物化學法
目前用于焦化廢水深度處理的生物化學法主要有曝氣生物濾池（BAF）和膜生物反應器（MBR）。BAF 是一種新型生物膜法， 對有機污染物和氮、磷等具有較好的去除效果，其特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節省了后續沉淀池，具有基建投資少、出水水質好、運行能耗低、運行費用省等優點。
MBR 是將膜技術與生物技術相結合的一種先進的廢水處理方法，主要是先利用生物技術去除水中可生物降解的有機污染物，然后利用膜技術過濾懸浮物和水溶性大分子物質，降低水濁度。MBR 具有處理效率高、占地面積小、自動化程度高等優點，是最具有發展前景的污水處理和中水回用技術。
4、高級氧化法
高級氧化法是指通過不同途徑產生具有高反應活性的羥基自由基，再利用其強氧化性將水中的有機污染物降解，生成小分子物質，甚至直接轉化為CO2和水。高級氧化法可以有效去除水中難降解的有機污染物，具有處理效率高、無二次污染等優點。在焦化廢水深度處理領域，研究和應用較多的高級氧化法有Fenton 氧化試劑法、臭氧氧化法、電化學氧化法、光催化氧化法和超聲波氧化法等。
5、膜分離法
膜分離法是一種具有巨大潛力和實用性的廢水處理技術，其原理是以選擇性透過膜為分離介質，通過在膜兩邊施加一個推動力如濃度差、壓力差、電位差等，使廢水中的組分選擇性的透過膜，從而達到分離凈化的目的。膜分離技術應用于廢水處理具有能耗低、效率高和工藝簡單等特點。目前，應用的膜分離技術主要有微濾、超濾、納濾和反滲透。近年來，在焦化廢水深度處理領域，研究與應用較多的是超濾-反滲透的雙膜法焦化廢水處理工藝，經超濾-反滲透處理后的焦化廢水，出水符合工業循環冷卻水水質標準，可回用于凈環補充水、鍋爐軟水補給水，甚至部分替代新水。
三.總結
焦化廢水是復雜的工業廢水，焦化廢水的處理是值得研究與需要技術突破的關鍵性領域。針對焦化廢水的水質特征和環境安全，選擇合理的處理工藝，采用簡便高效的萃取、分離設備回收其中的高濃度化學成分，培養適用于焦化廢水的優勢菌種強化生物處理效果，合成廉價、高效的絮凝劑實現尾水處理的有效性和安全性，并關注焦化廢水處理工程排放氣體和固體的二次污染，是焦化廢水污染控制和廠區清潔生產所需加強之處。
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