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摘要：焦化废水含有多种复杂污染物，具有难降解的特性，一直是水处理行业的难点。本文介绍了焦化废水的水质特点，分析了国内外焦化废水处理技术现状，以期为焦化废水深度处理提供理论依据，促进水处理行业发展。
关键词：焦化废水；深度处理技术；研究进展
焦化废水含有大量有机物，其去除难度大，一直是我国水处理的难点。焦化废水是典型的工业废水，如何处理好并进行合理回收利用是目前需要解决的问题。常规方法处理焦化废水，往往不能达到良好的处理效果，处理成本较高。本文分析了焦化废水的多种处理方式。
1焦化废水概述
焦化行业是钢铁行业的附属行业，我国是世界上最大的焦炭生产国。随着焦化行业突飞猛进的发展，大量焦化废水产生。焦化废水是煤气净化和焦化产品制作等工艺产生的废水。在炼焦工艺流程中，煤气和管道清洗蒸汽会形成焦化废水。焦化产品的其他工艺会产生煤气封水、除尘水等焦化废水。另外，焦化废水处理厂添加许多药品时，会产生部分难降解的废水，这也算作焦化废水[1]。
2焦化废水的水质特点
2.1污染物浓度高。焦化废水组分复杂，酚类是其主要的有机污染物，也是焦化废水COD的重要来源。一般来说，人们依靠好氧微生物的好氧呼吸作用去除焦化废水中的酚类物质，好氧阶段能够迅速将酚类物质浓度降低。但是，焦化废水含有苯类、吲哚等物质，其可降解性差，造成焦化废水的生化性较差[2]。不同焦化工艺产生的焦化废水存在组分差异，污染物浓度可能相差好几倍。一般来讲，焦化废水中的COD浓度能达到1000～8000mg/L[3]。
2.2成分复杂。由于生产工艺的不同，焦化废水水质波动较大，成分较为复杂。焦化废水含有大量无机污染物和有机污染物。检测发现，焦化废水不仅含有大量的氯离子、氟离子、硝酸离子等无机离子，还含有大量的酚类物质、卤代物、苯系物等难降解的有机污染物。酚类为焦化废水的主要有机污染物，占比超过80%[4]。
2.3有毒物质多。焦化废水含有大量有害物质，其中，苯系物、卤代物等物质具有严重的毒害性，能够威胁人体健康，严重的能够导致人体癌变、基因突变。另外，研究人员发现，焦化废水含有大量的重金属离子，重金属离子难以降解，一旦进入自然水环境中而被人误饮，会对人体造成不可恢复的伤害[5]。
2.4废水色度高。焦化废水含有大量的生色官能团，还有部分助色基团。其中含有的重金属离子会引起废水颜色变化，所以焦化废水的污染物被降解后，其色度会明显降低[6]。
3焦化废水处理现状
废水处理是指以某种方法分离废水中的污染物或者将其分解转化为无害的稳定物质，使污水得到净化。焦化废水处理技术分为常规处理技术和新型处理技术[7-9]。
3.1常规处理技术。3.1.1AO及A2O工艺AO工艺产生于20世纪80年代，其将厌氧池放置在好氧池前端，废水先进入厌氧池，而后进入好氧池中。其活性污泥会受到恢复时间的影响，影响处理效率。目前，AO工艺分为内循环和外循环两种方式，内循环为改进工艺，其造价比外循环高。AO工艺利用原水中的含碳有机物作为碳源，不需要另外投加碳源，节约药剂投加量，构筑物数量较少。但是，焦化废水的氨氮浓度较高，AO工艺处理效果并不理想。A2O工艺以AO工艺为基础，在厌氧池前添加新的厌氧池，能够将芳香族有机物降解为链式有机物，使长链断裂为短链。该工艺处理效果较好，但是造价较高，回收周期长。3.1.2两段生物法。两段生物法产生于20世纪70年代，该方法也称作AB法，分为A段和B段。A段工艺是在缺氧环境下，将废水中的悬浮物和胶体物质絮凝，实现降解分离。然后，B段曝气池进行微生物降解。两段生物法处理效率高，建设投资较少，后期维护费用较低。但是，A段工艺易产生刺激性气味，影响周围环境，B段不能够有效地脱氮。3.1.3SBR工艺。近年来，我国污水处理行业广泛应用SBR工艺，其是一种产生于20世纪80年代的生物处理技术。该方法通过反应池周期性运行来进行生物处理，缩减污泥回流流程，运行更为简单。SBR工艺能够有效地防止污泥膨胀，污泥沉淀性能较好。但是，SBR工艺在处理焦化废水时不能充分进行硝化反硝化，所以其不适用于处理氨氮浓度较高的焦化废水。有研究可以在SBR曝气前后加入厌氧工艺，结果表明，在4h的厌氧反应下，微生物能够充分进行反硝化反应，氨氮浓度和有机物浓度得到大幅度的降低。3.1.4MBR工艺。MBR工艺是一种结合生物处理技术和膜处理技术的废水处理方法，该方法首先通过微滤膜将废水分离，膜分离作用要比传统沉降的效率高得多，提高了污泥含量，生化能力显著增强，进而提高了有机物降解速率。相比传统的生物处理技术，MBR工艺处理效率更高，运行平稳，建设占地少，具有很强的优势。但是，其使用了膜处理技术，所以投资成本增加，需要通电的地方多，后期维护费用偏高。3.1.5延时曝气法。延时曝气法产生于20世纪50年代，该方法在国外得到广泛利用。延时曝气法延长了好氧段的反应时间，使活行污泥长期处于内源呼吸阶段，能够最大限度地降低废水中有机物的浓度。内源呼吸时间增加，所以其剩余污泥显著减少，污泥产量更为稳定。但是，延时曝气法占地面积较大，曝气时间的增加导致处理成本的增加。
3.2新型处理技术。3.2.1深度氧化技术。深度氧化技术利用氧化剂的强氧化性来氧化焦化废水中的有机物，目前常见的氧化方式有光化学氧化和化学氧化。光氧化技术利用紫外线和一些催化剂的共同作用，对焦化废水进行降解。化学氧化技术利用双氧水等氧化剂对废水进行降解，近年来，芬顿氧化法得到广泛的关注和利用，其就是利用铁离子的氧化性，去除效果良好。3.2.2生化技术。生化技术是指生物强化技术，其产生于20世纪70年代，并在80年代得到广泛利用。该方法利用微生物对废水中有机物的降解作用进行处理。对于已建成的焦化废水处理系统来说，可以通过降低污泥负荷来提高污染物去除效果。工程实践常通过提升回流比来提高污泥浓度，但是曝气池容积要求变高，这样就与原工艺设计冲突，通常很难实现；也可以改善曝气池内微生物的活性来提高污泥浓度，或者投加生物铁或者微生物所需的生长素，增强常规生化处理效果，后者较易实现。不同水质的废水可采用不同的微生物，可培育特异性微生物进行处理。生物强化技术能够显著提升微生物的活性，对废水中有机物的去除效率能够达到50%。生物强化技术能够降低污泥负荷，提升废水处理效果。在实际应用中，人们可以通过投加活性炭等吸附质来提升处理效果，该技术具有广泛的应用前景。
4结论
焦化废水浓度高，成分复杂，含有多种常规工艺难以处理的污染物。生化法处理量大，处理成本低，无二次污染，可以预见，在今后较长的一段时间内，生化法仍将是焦化废水处理的主要方法。提高生化处理效率的生物处理新工艺将是未来研究的重要方向。焦化废水作为工业废水中较难降解的有机废水，其具有多种处理方式，但是每种方式的处理效果不尽相同。近年来，人们研发了许多新型处理技术来处理焦化废水，相比传统技术，优势突出，如芬顿氧化技术和活性炭吸附连用、光催化氧化技术和活性炭吸附连用等。未来，人们要加强焦化废水处理技术研究，不断研发新技术，将新技术与传统技术有机结合，提升焦化废水处理效果。
作者:刘莎 陈康康 单位:山东省环境保护科学研究设计院有限公司