焦化废水深度处理单元工艺改进及应用

摘要：针对目前国内焦化水深度处理工艺现状，在已有试验研究的基础上，提出一种改进的低成本臭氧催化氧化技术来深度处理焦化废水。该工艺臭氧利用率高达95%以上，大幅度降低处理成本；不需加入任何药剂和调节pH，操作简单；利用臭氧将难降解有机物催化氧化降解或矿化，达到难降解有机物的去除。将该工艺应用于某焦化厂的废水生化处理中，处理效果好，技术运行费用低，为我国焦化废水处理工作的开展提供了新的思路，应用前景广阔。

关键字：焦化废水；难降解废水；深度处理；臭氧催化氧化

焦化废水是煤热解干馏、荒煤气回收净化和化工产品回收精制等炼焦过程产生的废水的统称，其中含有大量有机污染物和有毒无机物，成分复杂，污染物色度高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。近年来，焦化废水污染问题日益受到社会各界的重视[1]。为完善国家污染物排放标准体系，引导钢铁、焦炭行业规范和控制污染物排放，国家环保部颁布了新的《炼焦化学工业污染排放标准》（GB 16171-2012），该标准对焦化废水的排放提出来更加严格的要求[2, 3]?；繁２靠萍急曜妓镜鹊ノ蛔橹餮辛?46家焦化企业，仅有18.2%的企业达到了该标准中现有企业废水中污染物排放限值，尚未有企业能达到新建企业废水中污染物排放限值[4]。

由于现有的焦化废水处理工艺很难满足日益严格的环保标准，因此必须对焦化废水进行深度处理。目前钢铁企业普遍采用混凝沉淀处理工艺对焦化废水进行深度处理，出水多回用于湿法熄焦、煤场散水等对水质要求不高的用户[5, 6]。随着国家环保标准的日益严格以及水资源的日益紧张，改进焦化废水生化处理技术并对其进行深度处理变得日益迫切。

本文在我们已有试验研究的基础上，借鉴、吸收国内各焦化厂焦化废水深度处理工艺技术，和北京某科研院所联合，将一种低成本臭氧催化氧化技术来处理焦化废水应用在焦化厂的废水处理中，以期为我国焦化废水处理工作提供借鉴和参考。

一、焦化废水深度处理工艺存在的问题

焦化废水深度处理常用的主要有物理法和化学法两种。物理法主要为混凝沉淀法、膜分离法和吸附法。其中混凝沉淀用于深度处理操作相对简单，而且运行成本也相对较低，可以将废水的COD由200 mg/L左右降低到120mg/L，应用比较广泛；但是新标准实施之后，此技术不能满足将COD降低到80mg/L以下的要求。吸附法和膜分离理论上能够深度脱除水中低浓度有机物，将废水中的COD由100 mg/L降低到50 mg/L甚至更低，但实际应用表明，运行成本高，以及吸附材料容量低、膜污染已成为影响这些技术应用的最大瓶颈。

二、焦化废水深度处理工艺改进方案

针对焦化废水深度处理存在的问题，采用臭氧催化氧化技术处理焦化废水，我们通过与北京某科研院所联合研究，将一种改进的臭氧催化氧化技术应用于工程实践，使用少量臭氧作为氧化剂，在高效的专用催化剂作用下，在中性条件下将难降解有机物选择性氧化分解，使处理后的废水COD、色度、苯并芘等指标达到国家外排标准。

该工艺处理成本低，有机物和色度去除率高，氧化剂利用率高达95%以上。该技术通过研制长寿命的高效非均相催化剂，结合催化氧化反应器结构优化设计，提高有机物氧化效率，提高深度处理水质，同时大幅度降低氧化剂（臭氧）使用量，从而降低处理成本。

三、改进的焦化废水深度处理工艺的应用

针对焦化废水深度处理部分的改进工艺，已在青海某焦化厂废水处理中稳定运行，效果良好。该焦化厂水质情况如表3-1所示，要求出水满足《炼焦化学工业污染物排放标注》（GB16171-2012），工艺流程如图3-1所示：

图3-1 青海某焦化厂废水处理工艺流程图

工艺流程说明：二沉尾水自流进入混凝混合、反应池，经过混凝处理后的废水进入多介质过滤器，悬浮物进一步降低。出水进入臭氧催化反应器中，在催化剂作用下，废水中无法生物降解的有机物被氧化成容易生物降解的小分子有机物或部分矿化，废水得到净化，达到排放标准。

各处理单元对几种主要污染物的处理效果如表3-1所示，其中部分出水指标优于排放标准。

表3-1 各工序出水指标预计处理效果表（mg/L，pH除外）

四、结论

《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-2012）颁布实施后，国内现有的焦化废水处理工艺大多不能达到新标准的排放要求。本文在国内焦化废水常用的深度处理工艺基础上，采用改进的臭氧催化氧化技术处理焦化废水，经工程实践验证，可以达到如下处理效果：臭氧利用率高达95%以上，大幅度降低处理成本；不需加入任何药剂和调节pH，操作简单；利用臭氧将难降解有机物催化氧化降解或矿化，达到难降解有机物的去除。

在焦化废水处理排放标准越来越严格的大趋势下，此项技术投资成本及运行成本较低，出水满足排放要求，为国内新建焦化废水处理及现有焦化厂废水处理的改造提供技术途径。

参考文献：

[1]      朱强，刘祖文，王建如. 焦化废水处理技术现状与研究进展[J]. 有色金属科学与工程. 2011, 02(5): 93-97.

[2]      曲余玲，毛艳丽，翟晓东. 焦化废水深度处理技术及工艺现状[J]. 工业水处理. 2015, 35(1): 14-17.

[3]      炼焦化学工业污染物排放标准[C]. 2012.

[4]      周家艳. 焦化废水生化出水中芳香族污染物深度处理技术的研究进展[J]. 化工环保. 2013, 33(6): 498-502.

[5]      胡艳君，梁杰群，谢文鹏. 树脂吸附在深度处理焦化废水的应用[J]. 柳钢科技. 2015(2): 53-54.

[6]      王勇军，颜幼平，尹子洋，等. 焦化废水深度处理及回用研究进展[J]. 广东化工. 2014, 41(2): 48-49