王微
攀钢集团攀枝花钢钒有限公司安全环保部（武装保卫部），四川 攀枝花，617022
摘要：水污染问题随着我国工业经济的发展越来越严重，尤其是焦化废水的处理已经受到了社会的广泛关注。本文以物理化学、化学和生物化学为分类对目前已有的焦化废水处理新技术进行梳理和总结，并分别从废水净化机理、焦化废水处理效果和是否可工业化等多方面进行详细的分析，通过结合目前实例对各种方法的发展前景及未来发展方向进行了分析。
关键词：焦化废水、深度处理、新技术
一、引言
钢铁工业、煤炭工业的生产过程中会产生焦化废水,这种废水具有具有水量大、COD高、组分复杂、难降解物质所占比重大等特点，另外废水无机组份中的盐分、氨氮含量高且具有产生色度、挥发性等特点,对环境具有比较大的污染程度。焦化废水的产生量随着我国钢铁工业和煤炭工业的迅速发展也在成倍的增加。同时我国新也发布了新标准《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012),使用常规的处理方法已经无法满足排放标准，因此迫切的需要探究更加高效、经济、无二次污染的方法来处理焦化废水。当今焦化废水的处理方法主要包括物理化学法、化学法和生物化学法，下面对这三种方法进行具体的研究与分析。
二、物理化学方法分析
（一）吸附法分析
吸附法是要充分利用具有大比表面积的粉煤灰、活性炭、硅藻土、树脂、沸石等多孔性吸附剂，使用这些吸附剂优良的吸附能力将废水中的难去除污染物尤其是有机污染物吸附到吸附剂表面,以便实现对焦化废水进行净化的目的。很多研究人员将粉末活性炭和柱状活性炭作为研究对象,分别测试其对焦化废水中COD与酚的去除效率以及在不同处理条件下对污染物去除效率的影响,通过研究发现粉末活性炭在COD、酚类污染物去除方面表现出了更好的效果，焦化废水在最佳处理条件下可达到排放标准。研究人员也开展了以活性炭为吸附剂对焦化废水吸附净化的实验，活性炭对废水中有机物总量的去除率在最优条件下也可以达到70%以上。虽然活性炭作为吸附剂处理废水有着较为优异的处理效果,但也存在着回收再生难和价格比较高等不足。使用粉煤灰作为吸附剂对焦化废水污染物去除效果的研究发现，处理后的废水除氨氮指标不合格外其他污染物含量均可达到我国对于一级新厂的标准。粉煤灰作为吸附剂处理焦化废水处理不仅最终处理效果较好而且吸附剂还可以回收再利用，因此这样可以大大降低企业废水处理的成本。
（二）膜分离法分析
膜分离法处理废水是利用浓差、压差及电位差等使废水中的污染物组分选择性地通过半透膜，通过该方法分离废水中污染物。相关人员以预处理+超滤(UF)+反渗透(RO)为主体工艺进行处理回用焦化废水的中试实验，实验表明通过该方法处理后的水能够达到工业循环冷却水回用的水质标准。但是实际上采用膜分离技术存在着成本高、未解决反渗透浓缩液的去向以及实际工业应用中限制因素比较多等问题。因此膜分离法处理焦化废水的重要研究方向应是探究效率高和成本低且不易被污染或易清理的半透膜。
（三）混凝沉淀法分析
混凝沉淀法通过在废水中加入混凝剂、絮凝剂等物质使污染物在废水中脱稳进而通过团聚和沉降等过程,从而从废水中分离出污染物并以达到净化目的。研究人员通过分别使用四种混凝剂进行焦化废水处理实验发现高铁酸钠作为一种新型和实用的水处理剂，而且拥有很强的脱色能力和优异的CODCr、浊度去除能力且具有二次污染小的特点。当前的相关研究表明无机-有机高分子复合混凝剂的应用前景更好，但由于无机-有机复合混凝剂的开发过程中有机高分子化合物种类繁多和性质各异将产生有机复合物选择时的难度。
（四）烟道气法分析
烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水的方法是将废水以雾化状态与烟道气接触反应以达到有机污染物固化分离和水分汽化的效果。江苏淮钢集团有效利用了该方法设备PT-2型塔将降温后的烟道气与经处理的剩余氨水顺流接触反应，在处理焦化剩余氨水中实现了零排放的同时还通过对烟道气的脱硫作用使其达到了向外排放的标准。使用烟道气处理方法将实现投资成本低、运行费用小、处理效果好、操作要求易满足等效果。
三、化学方法分析
（一）焚烧法分析
利用焚烧法处理废水是通过在高温燃烧炉中焚烧预处理的废水从而使有机物氧化分解并转化为二氧化碳和水蒸气及少量无机灰分。利用该方法可以高效率地处理高浓度焦化废水并且不会产生二次污染，但是目前在我国由于该方法存在处理费用较为昂贵导致了目前使用较少。
（二）臭氧法分析
臭氧法就是充分利用臭氧的强氧化性进行氧化分解焦化废水中的污染物, 同时还能够实现除臭、脱色以及杀菌的效果。而多余的臭氧能够快速的与水反应生成氧气，因此二次污染的现象将不会产生且操作流程也较为简单。然而使用该方法存在投资、耗电、处理成本较高且需要严格的操作过程避免臭氧泄露污染周围环境。因此目前在深度处理以外的过程应用臭氧法的较少。
（三）Fenton试剂法分析
Fenton试剂法的实质是利用H2O2经Fe2+催化所产生的羟基自由基降解焦化废水中的COD和挥发酚。同时产生的氢氧化铁和氢氧化亚铁由于均具有胶体性质而能够产生絮凝作用，因此使用该方法具有设备简单、操作相对方便和效率较高等优点。通过相关研究表明在Fenton试剂法中如果采用零价铁替代二价铁既能提高焦化废水的处理效率又能降低成本。
（四）电化学氧化法分析
电化学氧化法是处理焦化废水中充分利用电化学反应的方法。根据污染物是否能够直接与电极发生电子转移可将其分为间接氧化法与直接氧化法。直接氧化法虽然能够产生较高的处理效率但是需要比较高的能耗、成本，而间接氧化法由于产生新的强氧化剂与污染物反应而易产生二次污染。相关研究人员进行焦化废水处理实验中采用了以饱和吸附处理过的活性炭为粒子电极制作的三维三相电极反应器,通过研究发现此方法在不增加能耗的同时对有机物的去除效率比传统二维电极高大约30%。当前电化学氧化法处理焦化废水的专用电极的种类比较少且已经有的电极使用周期较短。积极探索开发性能优良和成本低的新电极并不断研究阳极直接氧化分解的方法是未来研究的方向。
（五）催化湿式氧化方法分析
催化湿式氧化是对污水中的有机污染物利用空气中的氧在高温、高压以及催化剂的条件进行氧化并最终转化为无污染的氮气与二氧化碳的一种方法。使用湿式催化氧化法在处理焦化废水有氧化速度快、效率高和不易产生新污染物的优势。然而使用该方法存在催化剂价格昂贵、高处理成本和高投资费用等不足，当前国内在废水处理方面较少应用该方法的原因是需要有高温、高压条件且对工艺设备要求非常严格。
四、生物化学方法分析
（一）生物脱氮处理技术的分析
处理焦化废水使用的生物脱氮技术包括A/O和A2/O等方法。A/O处理法在特定的条件下利用亚林硝化菌中的活性污泥将污水中的氨氮物质转化为NO2后再利用反硝化菌处理由NO2生成亚硝酸盐,最终生成没有危害的氨和游离氮。A2/O处理法是在以上方法中增加一个厌氧段到缺氧段之前，通过厌氧段的加入将部分可生物降解的有机物分子转化为易被生物降解的更小分子从而提高废水的可生化性，也降低了反硝化-硝化系统中NO2/N的含量并满足了缺氧段碳源的需求量。
（二）膜生物反应器分析
膜生物反应器是一种由分离膜和生物处理系统组合来处理废水的技术。此方法在降低污水处理时占用空间的同时还能够确保高活性污泥的浓度，而且由于污泥负荷较低而降低了污泥量。处理焦化废水中膜生物反应器具有效率高处理、所用空间小和操作简单方便等优点。膜生物反应器现已较为成熟并且已经成功的在美国等很多国家使用。
五、总结
我国对焦化废水的主要处理方法是生物化学法并以深度处理技术为辅助。在物理化学、化学与生物方法中各具特点和优势但是往往都存在着不可忽视的不足, 因此为了达到经济且有效地处理焦化废水的目的，未来研究改善单一方法的同时更应该着重研究焦化废水的联合处理方法。同时极具发展潜力的新焦化废水处理技术如超声波废水处理技术、超临界氧化技术也正处于逐步深入研究的过程当中并有望取得显著效果。
参考文献
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