焦化废水中污染物的组分及其处理工艺

焦化废水中污染物的组分及其处理工艺摘要：焦化废水组分十分复杂，处理难度大，国内相关人员对其组分进行了深入的分析检测，目前常用的处理工艺有活性污泥法、A/O工艺、A/A/O工艺和A/O/O工艺。关键词：废水污染物组分处理工艺中图分类号：X703.1文献标识码：BTheComponentsofthePollutantinCokingWastewaterandtheTreatmentProcessGeFenghua(TangshanZhongrunCoalChemicalCo.,Ltd.063611)Abstract:Thecomponentsofcokingwastewaterareverycomplexandthetreatmentisverydifficult.Thecomponentsareanalyzedanddetecteddeeplybytherelatedpersonnelathome.Atpresent,thecommontreatmentprocesshasactivesludgemethod,A/Oprocess,A/A/OprocessandA/O/Oprocess.Keywords:wastewater,pollutant,component,treatmentprocess.引言焦化废水是煤高温干馏、煤气净化、副产品回收与精制过程中产生的工业有机废水，其组分复杂、所含污染物浓度高、毒性大、对环境污染严重。据检测资料，焦化废水中含有数百种化合物，是难降解工业有机废水的典型代表。目前国内焦化企业对焦化废水的处理主要采用活性污泥法、A/O、A/A/O和A/O/O等处理工艺。1目前国内对焦化废水污染物组分的分析研究焦化废水水质组成受原煤性质、焦化产品回收工序及方法等多种因素的影响。早期人们认为焦化废水主要由酚、氰污染物组成，称焦化废水为“酚氰污水”。近年来国内科研人员采用不同的分析和检测方法对焦化废水的组成进行了研究，发现焦化废水中的污染物以苯酚类和含氮杂环化合物等有机物为主（分别占总有机组分的50%和40%），另外还存有多种难以降解的有机污染物。相关对焦化废水特性评价的报道指出焦化废水中含有烷基酚、邻苯二酸（酯）、吡啶等环境内分泌污染物和多种持久性有机污染物，即使经处理后达到排放标准的尾水仍有可能继续对环境构成危害。目前已经报道的焦化废水中所含的化合物种类超过300种，焦化废水水质、有机物类别及含量分别见表1、表2。表1焦化废水水质mg/L指标CODBOD5氨氮挥发酚硫化物氰化物石油类浓度1500～5200300～3300300～1300500～220010～20030～10010～100指标碱度（以CaCO3计）色度SS气味Cl-SO42-Ca2+浓度500～3000105～30065～105强酚味900～120045～5660～80表2焦化废水中主要有机物类别及含量序号有机物质量分数%1234苯酚类及其衍生物喹啉类化合物苯类及其衍生物吡啶类化合物60.0813.479.842.42567891011121314萘类化合物吲哚类化合物咔唑类化合物呋喃类化合物咪唑类化合物吡咯类化合物联苯、三联苯类化合物三环以上化合物吩噻嗪类化合物噻吩类化合物1.451.140.951.671.601.292.091.800.841.362各种处理工艺对污染物的去除特点2.1活性污泥法活性污泥法曾是国内焦化废水的主要处理工艺，目前尚有部分焦化企业使用此工艺。该工艺能有效的去除焦化废水中的酚、氰以及易于生物降解的部分污染物，但对难生物降解的污染物以及氨氮去除效果不大，出水均不能达标。活性污泥法通常是通过强化曝气、提高污泥活性、延长停留时间等来提高对COD的去除效果。但张晓健等（1994）研究表明水利停留时间延长到一定程度后，COD去除率变化不大，出水COD仍然很高。向曝气池中投加活性炭、生物铁等方法可以提高COD去除率，但会影响到出水指标。2.2A/O工艺A/O工艺对焦化废水COD、氨氮的去除有较好的效果，基本能满足焦化废水的脱氮要求，成为多种组合工艺不可缺少的部分。焦化废水中的氨氮在O池中被氧化成NO2-和NO3-，通过回流使NO2-和NO3-进入A池中发生反硝化反应生成N2，同时大部分有机污染物也在A池中被去除。A池对难生物降解的有机物也有一定的降解作用。张晓健等（1994年）研究发现吡啶在厌氧条件下的降解速率是好氧条件下的7倍，联苯和喹啉是2倍多，吲哚降解性能也略有提高。某公司使用A/O工艺对焦化废水进行处理，各阶段对主要污染物的去除情况见表3所示。表3主要污染物去除统计表COD（mg/L）氨氮（mg/L）出水去除量各池去除率%出水去除量各池去除率%调节池218750.8A池338153478.513.820.649.8O池23342021.58.620.850.2从表3可以看出，在A/O工艺中缺氧段A对有机物的去除贡献很大，占系统总去除量的78%以上，高于好氧段O的去除率。对氨氮的去除，好氧段O和缺氧段A的贡献基本相当，可见A/O工艺同活性污泥法相比缺氧段的重要性。2.3A/A/O工艺目前普遍认为A/A/O工艺是处理焦化废水较好的一种工艺，即在A/O工艺前加厌氧段A。厌氧段作为A/O工艺的前处理，目的是利用厌氧菌将难生物降解的有机物在厌氧条件下进行水解酸化，提高焦化废水的可生化性、增加系统抗冲击性。杨云龙等（2001年）提出厌氧酸化预处理是去除焦化废水中吲哚、吡啶、喹啉等难降解有机物重要预处理工艺。李咏梅等（2003年）通过A/A/O生物膜工艺对焦化废水的降解组分进行研究表明，通过厌氧处理后，废水的BOD5/COD有所提高，厌氧HRT为4～5h即可达到对难降解有机物水解酸化的目的。在厌氧段，苯酚类中简单酚得到了较大的降解，随着苯酚甲基取代基数目的增加，降解率逐渐降低，对三甲酚则没有降解；一些简单的含氮杂环化合物如喹啉、异喹啉、吡啶、吲哚在厌氧过程中也得到了较大的降解，而有取代基的含氮杂环化合物则有所增加；厌氧酸化过程主要是化合物之间相互转化的过程，真正得到去除的有机物很少。同时李咏梅等（2003年）研究表明废水中的有机物大部分是在缺氧段去除的，在一般焦化废水的进水浓度下，缺氧段对BOD5的去除量占系统总去除量的80%以上，A/A/O工艺系统出水中有机物基本为难降解物质。其中主要有机物为2,6一二叔丁基对甲酚、二甲基一4,5一二甲氧基苯一1,3一二梭酸酯、3一甲基一2(1H)喹啉酮、1-氯-3,3二甲基丁烷等，上述4种物质占出水总有机物组份的64.6%。2.4A/O/O工艺A/O/O工艺的目的是建立短程硝化-反硝化，在第一个好氧段氨氮转化为NO2-后回流反硝化，使氨氮并不转化为NO3-从而节省供氧量。韦朝海等（2007年）研究了A/O/O生物三相流化床组合工艺，与传统工艺相比其进水负荷较高、耗气量降低。对焦化废水污染物在各段的降解研究发现废水中含有苯酚、甲苯、二甲酚、萘酚、萘、喹啉、吡啶、吲哚、长链烷烃、苯系物及醇、醛、酸、胺等物质，其中苯酚、邻甲苯酚、二甲酚、萘酚、哇琳酚、异喹啉、吡啶,吲哚、萘、苯胺等类物质可被降解，长链烷烃、苯系物、酯类、醇类及卤代烃类降解速度缓慢。延长好氧停留时间有利于酚、吡啶、呋喃类物质的完全降解，可避免中间产物带来色度，但不能实现油份及其它杂环化合物的降解。3结语3.1焦化废水水质组成复杂，有机物浓度高、难降解物所占比重大，氨氮含量高，无机盐分多，并以此产生色度、泡沫等，是典型的难降解废水。3.2生物法处理焦化废水对挥发酚、氨氮、氰等污染物有一定的去除效果，但出水中所含的污染物主要为难生物降解的有机物，用一般的生物方法已经很难去除，对生态环境仍然构成危害，需要继续对其进行深度处理。