中國焦化廢水處理發展分析 焦化廢水處理新技術有哪些

• 陳博 2023年8月3日 來源：中研網 1021 65
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催化濕式氧化技術一般是指在高溫和高壓下，在催化劑作用下，用氧氣將廢水中的有機物和氨氮等污染物氧化，最終轉化為CO2和N2等無害物質的技術。此方法具有使用范圍廣、處理效率高、氧化速度快、二次污染小等優點。但由于操作在高溫高壓下進行，因此對工藝設備要求嚴格，C

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焦化廢水是一種典型的有毒難降解有機廢水。主要來自焦爐煤氣初冷和焦化生產過程中的生產用水以及蒸汽冷凝廢水。

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焦化廠主要生產焦碳、商業煤氣、硫銨和輕苯等化工產品。該廠焦油回收系統采用硫銨流程，焦油加工采用管式爐兩塔連續蒸餾，工業奈生產工藝為雙爐雙塔連續蒸餾、洗滌、精制。在焦爐煤氣冷卻、洗滌、粗苯加工及焦油加工過程中，產生含有酚、氰、油、氨及大量有機物的工業廢水。

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一、焦化廢水的特點及危害

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1、成分復雜：焦化廢水組成復雜，其中所含的污染物可分為無機污染物和有機污染物兩大類。無機污染物一般以銨鹽的形式存在，有機物除酚類化合物以外，還包括脂肪族化合物、雜環類化合物和多環芳烴等。其中以酚類化合物為主，占總有機物的85%左右，主要成分有苯酚、鄰甲酚、對甲酚、鄰對甲酚、二甲酚、鄰苯二甲苯及其同系物等；雜環類化合物包括二氮雜苯、氮雜聯苯、吡啶等；多環類化合物包括萘、蒽、菲等。

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2、含有大量的難降解物，可生化性較差：焦化廢水中有機物（以COD計）含量高，且由于廢水中所含有機物多為芳香族化合物和稠環化合物及吲哚、吡啶等雜環化合物，其BOD5/COD值低，一般為0.3～0.4，有機物穩定，微生物難以利用，廢水的可生化性差。

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3、廢水毒性大：其中氰化物、芳環、稠環、雜環化合物都對微生物有毒害作用， 有些甚至在廢水中的濃度已超過微生物可耐受的極限。

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4、含有危害水生生物和人體的劇毒及致癌物質：主要污染物質為環鏈有機化合物、疊氮化合物以及氨氮等。這些物質對生態環境以及人體的健康都會造成一定的危害，如果人直接飲用了含一定濃度這類物質的水或長時間吸入含該類物質的空氣，將會危害身體健康，嚴重者可以致癌；特別是有些物質可在動物或植物體內富集，使其濃度濃縮許多倍，最終通過食物鏈侵害到人類；焦化廢水中的含碳類化合物多數都是耗氧類物質，它們進入水體后要消耗水體中的溶解氧，嚴重時可以導致水體的腐化；而焦化廢水中的含氮類物質，能導致水體的富營養化，可以導致藻類的大量孽生和繁殖；氨氮在水體中還能轉化成硝態氮，嬰幼兒飲用了含有一定濃度硝態氮的水，可導致白血病。因此，焦化廢水對自然生態的破壞及其嚴重，對人類的威脅巨大。

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二、焦化廢水處理新技術

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1.催化濕式氧化技術

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催化濕式氧化技術一般是指在高溫和高壓下，在催化劑作用下，用氧氣將廢水中的有機物和氨氮等污染物氧化，最終轉化為CO2和N2等無害物質的技術。此方法具有使用范圍廣、處理效率高、氧化速度快、二次污染小等優點。但由于操作在高溫高壓下進行，因此對工藝設備要求嚴格，投資費用高。所以此方法在一些發達國家已實現工業化，用于處理含氰廢水、煤汽化廢水、造紙黑液。杜鴻章等研制出適合處理焦化廠蒸氨、脫酚前濃焦化污水的濕式氧化催化劑，該催化劑活性高、耐酸、堿腐蝕，穩定性好，適用于工業應用，對CODcr及NH3的去除率分別為99.5%和99.9%。

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2.超臨界水氧化法

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超臨界水是指溫度、壓力都高于其臨界點的水，當溫度高于臨界溫度374.3℃，壓力大于臨界壓力22.1MPa時，水的性質發生了很大的變化，水的氫鍵幾乎不存在，具有極低的介電常數和很好的擴散、傳遞性能，具有良好的溶劑化特征。該法在20世紀80年代初由美國學者Mdoell提出，在很短的時間內，廢水中99%以上的有機物能迅速被氧化成H2O、CO2、N2及其它無害小分子。

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3.利用煙道氣處理焦化廢水

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鍋爐煙道氣處理工藝是廢水在噴霧塔中與煙道氣接觸并發生物理化學反應，廢水全部汽化，煙道氣中SO2與廢水中的NH3及塔中的O2發生化學反應生成(NH4)2SO4。吸附在煙塵上的有機污染物在高溫焙燒爐或鍋爐爐膛內進行無毒化分解，從而實現了廢水的零排放，同時對大氣環境無污染。該工藝“以廢治廢”，不僅處理效果好，還具有投資省、運行費用低等優點。

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4.固定化細胞技術

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固定化細胞(簡稱IMC)技術是通過化學或物理的手段將游離細胞或酶定位于限定的空間區域內，使其保持活性并可反復利用的方法。制備固定化細胞可采用吸附法、共價結合法、交聯法、包埋法等。固定化細胞技術充分發揮了高效菌種或遺傳工程菌在降解有機物過程中的高效降解作用，具有細胞密度高，反應迅速，微生物流失少，產物分離容易等優點，且反應過程控制較容易，污泥產生量少，同時可去除氯及高濃度難降解有機物。Amanda等以PVA-H3BO3包埋法固定化假單胞菌Psendomonas，在流化反應器中連續運行2周，進水酚濃度從250mg/L逐漸提高到1300mg/L，出水酚濃度可降至極低。

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5.超聲波法

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利用超聲波降解水中的化學污染物，尤其是難降解的有機污染物，是近年來發展起來的一項新型處理技術。超聲波由一系列疏密相間的縱波構成，并通過液化介質向四周傳播，當聲能足夠高時，在疏松的半周期內，形成空化核，其壽命約為0.1μs。在破裂的瞬間可產生約4000K、100MPa的局部高溫高壓環境，并產生速度約110m/s、具有強烈沖擊力的微射流，稱為超聲空化。超聲空化足可使有機物在空化氣泡內發生化學鍵斷裂、水相燃燒、高溫分解或自由基反應。研究表明，鹵代脂肪烴、單環或多環芳烴及酚類物質等都能被超聲波降解。

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6.等離子體處理技術

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等離子體處理技術是利用高壓毫微秒脈沖放電等離子體對難降解有機廢水進行處理。其原理是在毫微秒高壓脈沖作用下，氣體間隙產生放電等離子體，放電等離子體中存在大量高能電子，這些高能電子作用于水分子產生大量的水合電子、OH、O等可氧化水中有機物的強氧化基團。研究表明，焦化廢水經脈沖放電處理后，大分子有機物被氧化分解為小分子，再用活性污泥法進行后續處理，廢水中氰化物、酚及CODcr的去除率顯著提高。

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7.生物強化技術

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生物強化技術就是為了提高廢水處理系統的處理能力，而向該系統中投加從自然界中篩選的優勢菌種或通過基因組合技術產生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質的方法。生物強化技術因能提高水處理的范圍和能力，近年來在焦化廢水治理中的應用日益重要。Donghee Park等為了提高生物去除總氰化物的效率，用生物強化技術處理焦化廢水。經過實驗室培養可降解氰化物的酵母菌和不明確的降解氰化物的微生物，然后將微生物菌體接種入流化床反應器。結果表明：全面的氰化物生物降解的連續運行表明去除率比想象中低。王璟、張志杰等研究了投加高效菌種及微生物共代謝對焦化廢水生物處理的增強作用，結果表明：高效菌種能普遍提高難降解物的去除率，48h內可以比投加初級基質提高CODcr去除率47％左右，初級基質與高效菌種組合協同作用效果好，48h后焦化廢水CODcr去除率達到60 ％左右。

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8.膜生物反應器（MBR）法

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MBR工藝是20世紀90年代發展起來的一種污水處理新技術，是生物處理與膜分離技術相結合形成的一種高效污水處理工藝。該技術用膜分離技術取代傳統接觸氧化法的二沉池，膜的高效固液分離能力使出水水質優良，處理后出水可直接回用。MBR對于COD以及NH3-N的處理效果均好于常規的A/O法。但是MBR造價較二沉池高，在經濟效益方面不如傳統二沉池有優勢，成為制約工業化應用的主要因素。

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