多种焦化废水处理技术的比较与分析

钢铁工业是高能耗、高水耗、高污染的产业，是能源、资源消耗、污染物排放的大户。目前，钢铁行业的能耗占全国总能耗的10%以上，钢铁行业水耗占全国工业水耗的9%左右；而且我国钢铁工业的能耗、水耗指标大大高于国外的先进水平。焦化厂将煤炼成焦炭，这是钢铁厂炼铁不可缺少的燃料，产生的副产品煤气，就是城市管道煤气。
  一 焦化废水的来源 焦化废水主要来自炼焦和煤气净化过程及化工产品的精制过程，其中以蒸氦过程中产生的剩余氨水为主要来源。剩余氨水是焦化厂最重要的酚氰废水源，是含氨的高浓度酚水。剩余氨水主要由三部分组成：装炉煤表面的湿存水、装炉煤干馏产生的化合水和添加入吸煤气管道和集气管循环氧水泵内的含油工艺废水。混合剩余氨水的去向，有的是直接蒸氨，有的是先脱酚后蒸氨，有的是与富氨水合在一起蒸氨，还有的是与脱硫富液一起脱酸蒸氨，脱酸蒸氨前要进行过滤除油。
  二 、焦化废水的特点 焦化废水是一种富含有毒有害物质的废水，NH3-N浓度高、焦油含量大、可生化性差，生物处理此废水有其很大的难度和复杂性；焦化废水所含污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。焦化废水中的易降解有机物主要是酚类化合物和苯类化合物，砒咯、萘、呋喃、眯唑类属于可降解类有机物。难降解的有机物主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。
  焦化废水的水质因各厂工艺流程和生产操作方式差异很大而不同。一般焦化厂的蒸氨废水水质如下：CODcr3000-3800mg/L、酚600-900mg/L、氰10mg/L、油50-70mg/L、氨氮300mg/L左右。如果CODcr按3500mg/L计，氨氮按280mg/L计，则每吨焦炭最少可产生0.65kgCODcr和0.05kg氨氮，全国机焦产量为7000万吨，则每年可产生45500吨CODcr和3500吨氨氮，如果污水不处理，将对环境造成极大的污染。
  三、焦化废水处理工艺
  
  化学水催化氧化技术 该技术是在催化剂存在的条件下，利用氧化剂在常温常压下催化氧化废水中的污染物，或直接氧化有机污染物。在降解COD的过程中打断有机物分子中的双色发色团，如偶氮基、硝基、硫化羟基、碳亚胺基等，达到脱色目的，同时有效的提高BOD/COD的值，使之易于生化降解。既可单独使用，又可与生化处理配合使用。具有催化剂一次性加入，不用经常添加；反应时间相对较短，反应过程易于控制；对有机物的降解无选择性和比较彻底等优点。适用于色度高、成分复杂的难降解有机废水的处理，如染料废水、含苯胺废水、含酚废水、含氰废水、焦化废水等。此技术的优越性是在大大降低了有机废水的处理成本和工程总投资的基础上，提高了系统的可操作性、稳定性和安全性。
  当前催化氧化法主要有以下几种工艺，二氧化氯催化氧化、双氧水催化氧化、紫外线催化氧化、臭氧氧化湿式氧化。紫外线氧化，催化剂为纳米太白粉，由于化工废水色度深，易在玻璃上结黑色垢影响透光等因素，现进行大型实际工程较少。臭氧氧化因费用较高，效果不十分好，一般不用于主工程，而作为第三级处理应用较多。湿式氧化效果好，但其对设备要求严格，在工程上几乎无法达到（高压、高温，再加上废水中硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐的共同存在造成的强腐蚀性），实验室以外工程实例几乎没有。
  以H2O2为氧化剂的催化氧化技术其优势明显，更加适用于废水的实际工程，下面将以H2O2与ClO2 催化氧化法比较如下：
  

项目	二氧化氯催化氧化	优缺点	双氧水催化氧化	优缺点
处理   效果	处理效果好	1	处理效果好	1
投资	投资适中	0	投资适中	0
运行   费用	氧化剂相对便宜，但新鲜水等消耗大，总体费用在5-10元	0	氧化剂相对贵些，其他物资消耗较少，总体费用在5-10元	0
二次   污染	二氧化氯分解不彻底易产生二次水质污染，产生氯气等二次气体污染，污泥产量较少	-1	双氧水分解彻底不产生二次水质污染，不产生气体污染，污泥产量较少	0
操作   要求	二氧化氯需要现场制作，浓度有波动，对操作要求较高且环境较差，有氯化氢，氯气及二氧化氯等气体产生	-1	双氧水可直接采用市售产品，质量稳定，操作简单且操作环境较好，基本无有害气体产生	1
稳定性及维护	处理效果不稳定，催化剂仅适用于处理含有纯度较高的苯胺污水，易中毒，对预处理要求高，需进行过滤等措施除去油类及颗粒物质。否则极易造成堵塞和催化剂失效。维护困难且费用较高。	-2	处理效果稳定，催化剂适用范围广，性能稳定，不需要严格的预处理，维护简单且维护费用低	2
其他	引入了氯离子不利于后续化处理	-1	不引入新的氯离子，可满足后续生化处理要求	1
小计		-4		5

工艺流程示意图：
  
  四 总结 经过对众多处理技术的研究与分析，目前从效果和处理效率及对工程的实用角度比较得知，各种技术都存在其自身的优缺点。因此，从工程的实际案例来看，我国采用多种工艺结合的方式较多，这也利于弥补充单一技术上存在的缺点。而化学催化氧化技术以它的处理速率快，效果彻底，工程条件要求低等优点，成为焦化废水深度处理的优选工艺。此外，膜处理技术、大孔树脂吸附等技术也是现在研究的热点。虽然，在研究过程中，我们发现有多种技术自身存在着独特的技术优势，但仍然有一些限制因素阻碍其发展，因此，今后在克服条件限制，提高技术运用空间方面应是我们着重研究的方向。

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