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辽宁科技大学工程技术有限公司 辽宁 鞍山 114001
【摘 要】焦化废水排放量大，成分复杂、浓度高、可生化性差，是难降解有机有毒污水。在焦化废水中，酚类物质是其主要污染物，占到了整个有机污染物含量的60%～90%。酚类物质本身没有毒性，但它可以通过皮肤、黏膜进入到人体内，引起细胞蛋白质的变性。本文就针对焦化废水处理工艺进行简单分析，旨在为日后的焦化废水处理工作提供简单参考。
【关键词】焦化废水；处理；工艺
一、焦化废水的产生及水质特点
（一）焦化废水的产生
焦化废水水质成分繁杂、处理难度大，于炼焦、净煤、产品回收等工艺过程当中产生的工业废水。其主要来源有：
1、剩余氨水炼焦时，原煤经粉碎洗选后，将表面水含量约为10%的精煤炼成焦煤，其表面水随着炼焦而挥发逸出，同时精煤受热裂解析出的化合水随荒煤气从焦炉引出，冷凝水经初冷凝器冷却以后成为剩余氨水。该剩余氨水约占总废水水量的一半以上。这部分废水通常含有高浓度NH4+-N、酚类、硫氰化物及油类等。故焦化废水主要来源于此。
2、生产引入水，生产引入水可分为两部分。第一部分为原煤与焦煤接触所产生的废水，主要有：原煤储运、破碎、加工过程中产生的除尘洗涤水；焦煤筛分、储运和加工过程中的洗尘洗涤水；车间和设备清洗水。第二部分为炼焦过程的冷却水，主要有：湿法熄焦水；煤气终冷产生的冷却水；在焦油精制粗苯加工的蒸汽冷凝分离过程中产生的水；煤气管道水封水等，这部分废水通常含有一定浓度的酚、氰、硫化物，是焦化废水处理的重点和难点，与上文所述的剩余氨水一起统称为酚氰废水。
（二）焦化废水的水质特点
一般情况下，焦化废水水量比较稳定，但水质差异较明显，因原煤质量、加工工艺、产品、碳化温度的不同而发生变化。焦化废水的可生化性较差，含强致癌物质，对人体和水生生物都具有毒害作用。其废水的生化处理较难进行（通常BOD/COD≈0.3～0.4）。焦化废水中含有COD、NH4+-N、总氮、色度、酚类等有机物，酚类物质的生物降解更容易，COD、氨氮的常规处理方法难以达到排放标准。焦化废水的水质成分复杂，有机物、无机物种类多，难降解物质较多。近年来，随着气质联用（GC-MS）和气相色谱（GC）技术的迅猛发展，国内外对焦化废水的水质有了一个更为深刻的认识。
二、焦化废水的处理工艺
焦化废水宜采用“预处理+生化处理+后处理+深度净化处理”的联合处理工艺。预处理单元主要包括除油池、隔油池、气浮池、调节池和均质池。生化处理应包含“缺氧反硝化和好氧硝化”基础的脱氮工艺。后处理主要包括絮凝沉淀和过滤工艺。深度净化处理工艺主要根据焦化废水的水质特点和用水对象的水质要求进行选择，分别采用湿法熄焦的独立焦化企业和干熄焦生产的钢铁联合企业的深度净化工艺、干熄焦生产的独立焦化企业宜采用的深度净化工艺。下面就A/O活性污泥法脱氮、A/O生物膜法脱氮和A2/O生物处理技术进行简单介绍。
（一）A/O活性污泥法
A/O活性污泥法脱氮工艺的特点是通过对污泥和上层清液回流及其调控实现前置反硝化从而达到脱氮的目的。在好氧池中NH+4-N会发生硝化反应被氧化为NO-2和NO-3，回流至缺氧池中的NO-3利用废水中的有机碳作为电子授体而发生反硝化反应，被还原为N2或N2O，反硝化后的混合液进入好氧池，降解残余的BOD并对NH+4-N进行硝化。回流比对脱氮效率的影响很大。中国从20世纪80年代开始研究污水处理的A/O工艺，宝山钢铁公司、安阳钢铁厂及临汾钢铁厂的焦化废水处理相继采用A/O工艺并获得成功。
（二）A/O生物膜法脱氮工艺
A/O生物膜法脱氮工艺基本原理是焦化废水先进入缺氧池和好氧池的回流液混合进行反硝化，利用原水中的有机物作为碳源，将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮转化为氮气从水中逸出，因此，缺氧池的作用是除去COD和硝态氮，污水从好氧池流入沉淀池后，夹带的脱落的生物膜被沉淀分离，有机物才能彻底从污水中去除，沉淀池出水一部分排放，大部分通过回流，将硝态氮返回到缺氧池，在异养菌作用下完成反硝化过程，达到脱氮目的。
（三）A2/O生物脱氮工艺
A2/O工艺的基本原理是在有机氮转化为NH+4-N的基础上，通过硝化反应将NH+4-N转化为NO-2、NO-3，再通过反硝化反应将NO-3转化为N2或N2O从废水中逸出而达到脱氮的目的。A2/O生物脱氮工艺是在A/O工艺流程的基础上增加一个厌氧处理单元，通过水解酸化作用转化废水中颗粒性或溶解性有机物来提高焦化废水的可生化性，实现有机碳的较完全降解和高效的反硝化。A2/O工艺不但具有A/O工艺的一切优点，而且由于在缺氧前增加了厌氧段，因而提高了对碳源的氧化分解能力；同时，由于厌氧段的生物选择性使丝状菌的增长得到控制，因而避免了污泥膨胀。A2/O工艺的缺点是因增加了厌氧段而带来基建投资的相对增加。
三、焦化废水处理中存在的问题分析
（一）焦化处理不稳定、达标率低
焦化废水COD一般为3500～5000，氨氮200左右，挥发酚和氰化物含量也比较高。处理工艺不同处理效果也不同，比较成熟的工艺出水COD能降到100～150mg/L，氨氮降到15～25mg/L。尽管焦化废水中酚类物质和氰化物对微生物有毒性，但通过实际工程反应的情况来看，还是可以利用生化的方法去除的，焦化废水主要超标还是氨氮和COD。由于生化处理单元影响因素多，受外界干扰变化大，任何一个处理工艺，做到百分之百达标很难。
（二）焦化处理时、逸散有毒物质多
由焦化废水的处理工艺可以看出，生化处理是处理过程中不可缺少的一部分，主要用来去除焦化废水中的酚、氰和易生物降解的污染物。焦化废水生化处理过程中逸散出大量的有毒有害有机组分。逸散VOCs主要为酚类、PAHs、含氮杂环、酯类、烷烃和含卤有机物等，其中大部分是有毒有害污染物。VOCs包含苯系物、卤代烃、氯苯类，以苯系物为主，占总VOCs浓度的69%～89%，池体逸散出的VOCs浓度与废水的本底浓度、水温和曝气相关，工作区域的VOCs污染来源于水处理过程。池体逸散出的PAHs以低分子量（2～3环）为主，占总量的75%～90%，厌氧池逸散的PAHs毒性最大，污水处理站内PAHs的污染主要来自水处理过程的逸散而非焦化厂生产过程产生。VOCs在室温下即可以从液相逸散至气相，除了直接危害，VOCs经过化学变化还会对环境、人体造成二次危害。
（三）熄焦水质超标、污染物转嫁
熄焦塔的循环水，水温在70度左右，余热利用难度大，如果返回生化池处理，需要预冷单元，否则会杀死生化处理单元的活性微生物，所以，有的企业将熄焦的循环水配上清洁水和生化出水，循环熄焦使用；有的企业，只要污水过一下处理设施，便直接引来熄焦，循环熄焦水质已严重超标，将污水中有机污染物变相引入大气中，存在污染物转嫁的问题。采用湿法熄焦工艺的焦化企业存在这个问题，采用干熄焦的企业，干熄焦设备检修期间也存在该问题。
四、结语
目前，中国有很多的焦化企业对焦化废水的处理不理想，不能达标后回用，同时，在污水处理和回用时逸散出大量有机物，对人类健康造成潜在风险。随着中国煤炭工业进程的不断推进，环境安全问题越显突出，严重制约着中国经济的可持续发展。因此，我们必须要对焦化废水处理工艺进行更加深入的探究与创新。
参考文献：
[1]黄吉茂.某铀矿床废水处理工艺改进及其效果[J].铀矿冶，2013，04：185-188.
[2]金亚飚，肖丙雁.宝钢焦化废水处理技术发展与现状[J].中国环保产业，2013，12：35-37.
【摘 要】焦化废水排放量大，成分复杂、浓度高、可生化性差，是难降解有机有毒污水。在焦化废水中，酚类物质是其主要污染物，占到了整个有机污染物含量的60%～90%。酚类物质本身没有毒性，但它可以通过皮肤、黏膜进入到人体内，引起细胞蛋白质的变性。本文就针对焦化废水处理工艺进行简单分析，旨在为日后的焦化废水处理工作提供简单参考。
【关键词】焦化废水；处理；工艺
一、焦化废水的产生及水质特点
（一）焦化废水的产生
焦化废水水质成分繁杂、处理难度大，于炼焦、净煤、产品回收等工艺过程当中产生的工业废水。其主要来源有：
1、剩余氨水炼焦时，原煤经粉碎洗选后，将表面水含量约为10%的精煤炼成焦煤，其表面水随着炼焦而挥发逸出，同时精煤受热裂解析出的化合水随荒煤气从焦炉引出，冷凝水经初冷凝器冷却以后成为剩余氨水。该剩余氨水约占总废水水量的一半以上。这部分废水通常含有高浓度NH4+-N、酚类、硫氰化物及油类等。故焦化废水主要来源于此。
2、生产引入水，生产引入水可分为两部分。第一部分为原煤与焦煤接触所产生的废水，主要有：原煤储运、破碎、加工过程中产生的除尘洗涤水；焦煤筛分、储运和加工过程中的洗尘洗涤水；车间和设备清洗水。第二部分为炼焦过程的冷却水，主要有：湿法熄焦水；煤气终冷产生的冷却水；在焦油精制粗苯加工的蒸汽冷凝分离过程中产生的水；煤气管道水封水等，这部分废水通常含有一定浓度的酚、氰、硫化物，是焦化废水处理的重点和难点，与上文所述的剩余氨水一起统称为酚氰废水。
（二）焦化废水的水质特点
一般情况下，焦化废水水量比较稳定，但水质差异较明显，因原煤质量、加工工艺、产品、碳化温度的不同而发生变化。焦化废水的可生化性较差，含强致癌物质，对人体和水生生物都具有毒害作用。其废水的生化处理较难进行（通常BOD/COD≈0.3～0.4）。焦化废水中含有COD、NH4+-N、总氮、色度、酚类等有机物，酚类物质的生物降解更容易，COD、氨氮的常规处理方法难以达到排放标准。焦化废水的水质成分复杂，有机物、无机物种类多，难降解物质较多。近年来，随着气质联用（GC-MS）和气相色谱（GC）技术的迅猛发展，国内外对焦化废水的水质有了一个更为深刻的认识。
二、焦化废水的处理工艺
焦化废水宜采用“预处理+生化处理+后处理+深度净化处理”的联合处理工艺。预处理单元主要包括除油池、隔油池、气浮池、调节池和均质池。生化处理应包含“缺氧反硝化和好氧硝化”基础的脱氮工艺。后处理主要包括絮凝沉淀和过滤工艺。深度净化处理工艺主要根据焦化废水的水质特点和用水对象的水质要求进行选择，分别采用湿法熄焦的独立焦化企业和干熄焦生产的钢铁联合企业的深度净化工艺、干熄焦生产的独立焦化企业宜采用的深度净化工艺。下面就A/O活性污泥法脱氮、A/O生物膜法脱氮和A2/O生物处理技术进行简单介绍。
（一）A/O活性污泥法
A/O活性污泥法脱氮工艺的特点是通过对污泥和上层清液回流及其调控实现前置反硝化从而达到脱氮的目的。在好氧池中NH+4-N会发生硝化反应被氧化为NO-2和NO-3，回流至缺氧池中的NO-3利用废水中的有机碳作为电子授体而发生反硝化反应，被还原为N2或N2O，反硝化后的混合液进入好氧池，降解残余的BOD并对NH+4-N进行硝化。回流比对脱氮效率的影响很大。中国从20世纪80年代开始研究污水处理的A/O工艺，宝山钢铁公司、安阳钢铁厂及临汾钢铁厂的焦化废水处理相继采用A/O工艺并获得成功。
（二）A/O生物膜法脱氮工艺
A/O生物膜法脱氮工艺基本原理是焦化废水先进入缺氧池和好氧池的回流液混合进行反硝化，利用原水中的有机物作为碳源，将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮转化为氮气从水中逸出，因此，缺氧池的作用是除去COD和硝态氮，污水从好氧池流入沉淀池后，夹带的脱落的生物膜被沉淀分离，有机物才能彻底从污水中去除，沉淀池出水一部分排放，大部分通过回流，将硝态氮返回到缺氧池，在异养菌作用下完成反硝化过程，达到脱氮目的。
（三）A2/O生物脱氮工艺
A2/O工艺的基本原理是在有机氮转化为NH+4-N的基础上，通过硝化反应将NH+4-N转化为NO-2、NO-3，再通过反硝化反应将NO-3转化为N2或N2O从废水中逸出而达到脱氮的目的。A2/O生物脱氮工艺是在A/O工艺流程的基础上增加一个厌氧处理单元，通过水解酸化作用转化废水中颗粒性或溶解性有机物来提高焦化废水的可生化性，实现有机碳的较完全降解和高效的反硝化。A2/O工艺不但具有A/O工艺的一切优点，而且由于在缺氧前增加了厌氧段，因而提高了对碳源的氧化分解能力；同时，由于厌氧段的生物选择性使丝状菌的增长得到控制，因而避免了污泥膨胀。A2/O工艺的缺点是因增加了厌氧段而带来基建投资的相对增加。
三、焦化废水处理中存在的问题分析
（一）焦化处理不稳定、达标率低
焦化废水COD一般为3500～5000，氨氮200左右，挥发酚和氰化物含量也比较高。处理工艺不同处理效果也不同，比较成熟的工艺出水COD能降到100～150mg/L，氨氮降到15～25mg/L。尽管焦化废水中酚类物质和氰化物对微生物有毒性，但通过实际工程反应的情况来看，还是可以利用生化的方法去除的，焦化废水主要超标还是氨氮和COD。由于生化处理单元影响因素多，受外界干扰变化大，任何一个处理工艺，做到百分之百达标很难。
（二）焦化处理时、逸散有毒物质多
由焦化废水的处理工艺可以看出，生化处理是处理过程中不可缺少的一部分，主要用来去除焦化废水中的酚、氰和易生物降解的污染物。焦化废水生化处理过程中逸散出大量的有毒有害有机组分。逸散VOCs主要为酚类、PAHs、含氮杂环、酯类、烷烃和含卤有机物等，其中大部分是有毒有害污染物。VOCs包含苯系物、卤代烃、氯苯类，以苯系物为主，占总VOCs浓度的69%～89%，池体逸散出的VOCs浓度与废水的本底浓度、水温和曝气相关，工作区域的VOCs污染来源于水处理过程。池体逸散出的PAHs以低分子量（2～3环）为主，占总量的75%～90%，厌氧池逸散的PAHs毒性最大，污水处理站内PAHs的污染主要来自水处理过程的逸散而非焦化厂生产过程产生。VOCs在室温下即可以从液相逸散至气相，除了直接危害，VOCs经过化学变化还会对环境、人体造成二次危害。
（三）熄焦水质超标、污染物转嫁
熄焦塔的循环水，水温在70度左右，余热利用难度大，如果返回生化池处理，需要预冷单元，否则会杀死生化处理单元的活性微生物，所以，有的企业将熄焦的循环水配上清洁水和生化出水，循环熄焦使用；有的企业，只要污水过一下处理设施，便直接引来熄焦，循环熄焦水质已严重超标，将污水中有机污染物变相引入大气中，存在污染物转嫁的问题。采用湿法熄焦工艺的焦化企业存在这个问题，采用干熄焦的企业，干熄焦设备检修期间也存在该问题。
四、结语
目前，中国有很多的焦化企业对焦化废水的处理不理想，不能达标后回用，同时，在污水处理和回用时逸散出大量有机物，对人类健康造成潜在风险。随着中国煤炭工业进程的不断推进，环境安全问题越显突出，严重制约着中国经济的可持续发展。因此，我们必须要对焦化废水处理工艺进行更加深入的探究与创新。
参考文献：
[1]黄吉茂.某铀矿床废水处理工艺改进及其效果[J].铀矿冶，2013，04：185-188.
[2]金亚飚，肖丙雁.宝钢焦化废水处理技术发展与现状[J].中国环保产业，2013，12：35-37.