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文献阅读-焦化废水的处理工艺与研究-1-焦化废水的处理工艺与科学研究《文献阅读》王磊（2011M8009176107）2011年6月文献阅读-焦化废水的处理工艺与研究-2-前言-文献阅读的查找思路工作背景介绍：我从事与一家水处理相关的公司，负责公司水处理技术方面的工作。主要通过膜分离技术，去除水中大部分盐类。脱盐水再次利用。在膜装置制水过程中，会受到来水中杂质的污染而引起膜系统性能的下降，其中水中有机物是比较普遍存在、且对膜系统性能影响较大。查阅文献原因：在现场的实际工作过程中，在太钢、邯钢废水深度处理车间以及中石油乌石化的净化水厂等企业，出现过焦化废水排入到膜系统进水系统中，造成膜装置性能的剧烈衰减，并且很难通过化学清洗的方式完整的恢复系统性能。当前形势下，很多企业为了节能减排，降低能耗，需要将以前排放处理的废水，经过一系列预处理后，通过膜过滤系统，回收利用。其中很多废水中COD过高，造成后续的膜装置不能很好的运行：如邯郸钢铁的干熄焦脱盐水站，用于确保反渗透装置稳定运行的保安过滤器的过滤滤芯，半个月就要更换一次，严重威胁着后续的膜过滤装置。分析其原因，一方面是由于来水中的COD波动大；另一方面是采用的前处理工艺，对水中的COD不能有效的去除。因此，如果能够有效的去除水中的COD，尤其是苯环烃、油类等有机物的含量，就可以将大量需要排放的废水，进行深度处理，达到企业节能减排、废水零排放的目的。查阅方法：通过搜索引擎搜索相关网页，了解焦化废水的状况、处理情况等，确定自己此次查阅的方向与范围；通过百度文库，阅读相关书籍，缩小查阅范围；阅读分析论文的参考文献，万方数据的相似文献等，选取其中有价值的论文；通过收集到的论文题目，摘要，论文时间，了解焦化废水、及其处理方法、研究等；万方、知网等查阅下载选定的论文的中文文献，选择论文进行精读；通过ESLEVIER等查阅新的相关外文论文，并进行阅读，了解目前焦化废水比较新的思路。文献阅读-焦化废水的处理工艺与研究-3-焦化废水的处理工艺与研究第一部分焦化废水及其处理工艺的介绍1．废水来源焦化废水主要来自炼焦和煤气净化过程及化工产品的精制过程，其中以蒸氨过程中产生的剩余氨水为主要来源。蒸氨废水是混合剩余氨水蒸馏后所排出的废水。剩余氨水是焦化厂最重要的酚氰废水源，是含氨的高浓度酚水，由冷凝鼓风工段循环氨水泵排出，送往剩余氨水贮槽。剩余氨水主要由三部分组成：装炉煤表面的湿存水、装炉煤干馏产生的化合水和添加入吸煤气管道和集气管循环氧水泵内的含油工艺废水。剩余氨水总量可按装炉煤14％计。剩余氨水在贮槽中与其它生产装置送来的工艺废水混合后，称为混合剩余氨水。混合剩余氨水的去向，有的是直接蒸氨，有的是先脱酚后蒸氨，有的是与富氨水合在一起蒸氨，还有的是与脱硫富液一起脱酸菜氨，脱酸蒸氨前要进行过滤除油。焦化厂还含一些其它废水，其所占比例不大，污染指标也较低。2．废水水质特点焦化生产过程中排放出大量含酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物质的废水。共振色谱图中显示：焦化废水中含有数十种无机和有机化合物。其中无机化合物主要是大量氨盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等，有机化合物除酚类外，还有单环及多环的芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物等，所含污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。焦化废水中的易降解有机物主要是酚类化合物和苯类化合物，砒咯、萘、呋喃、眯唑类属于可降解类有机物。难降解的有机物主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。焦化废水的水质因各厂工艺流程和生产操作方式差异很大而不同。一般焦化厂的蒸氨废水水质如下：项目CODcr酚氰油氨氮单位mg／Lmg／Lmg／Lmg／Lmg／L含量3000－3800600－9001050－70300如果CODcr按3500mg／L计，氨氮按280mg/L计，则每吨焦炭最少可产生0.65kgCODcr和0.05kg氨氮，据中国产业研究网统计，中国2010年10月份机焦产量为27,273,394.20吨，1-10月累计产量274,902,945.10吨，则平均一年产生214424吨CODcr和16494.2吨氨氮。3．焦化废水处理发展概况我国焦化废水处理自五十年代起的发展过程，是一个从无到有、逐步提高、逐步完善的过程，第一阶段：五十、六十年代处于低水平阶段仅有几个大型焦化厂对酚水进行简易的机械处理。如鞍钢化工总厂、包钢焦化厂等，仅设有平流沉淀文献阅读-焦化废水的处理工艺与研究-4-池或圆形带刮泥机的沉淀池去除浮油和重油，处理后将部分酚水送去作熄焦补充水。第二阶段：进入七十年代后，生化脱酚运用了国内外的生化技术，在首钢焦化厂兴建了生物脱酚装置，同时一批大、中、小型焦化厂都相继设立了生物脱酚装置，当时的重点是脱酚，处理方式和流程也比较简单。第三阶段：一九七八年改革开放到八十年，国家对环保工作的重视。由于国家对环保工作的重视，使焦化废水处理水平向前推进了一大步。以宝钢一、二期焦化废水处理技术的引进为起点，各院所加大了研究开发焦化废水的力度，开展了两段生化和投加生长素的试验研究以及后混凝处理和污泥脱水的研究。在吸收宝钢焦化引进技术上的先进经验和开展试验研究的基础上，设计了一大批焦化废水处理装置。如：鞍钢化工总厂南部生物脱酚装置，处理水量为700m3／h，现已运行了十五年，处理效果一直比较稳定，除CDO略高外，酚、氰、油等指标均达标排放。与以前设计不同的是，在设计中采用了压力浮选装置，以去除乳化油；增加了污泥脱水装置，对污泥进行脱水处理，脱水后的泥饼送煤场掺入炼焦煤中炼焦，减少了二次污染；鼓风机改用离心风机，减轻了噪声。石家庄焦化厂废水处理设计中，曝气池充氧采用了微孔爆气器，与以前的穿孔管暖气相比，可节能50％，比普通曝气器节能20－30％。第四阶段：八十年代末和九十年代初，更加严格的废水排放标准在国家对焦化废水排放标准的更严格要求的情况下，开展了焦化废水的脱氮和进一步降低COD的试验研究。在试验研究的基础上将宝钢焦化废水处理装置进行了改造，将其改为A／O脱氮工艺。4．焦化废水处理常规方法4.1物理方法（1）吸附法吸附法就是采用吸附剂除去污染物的方法。吸附法处理废水，就是利用多孔性吸附剂吸附废水中的一种或几种溶质，使废水得到净化。常用吸附剂有活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土、粉煤灰等。这种方法处理成本高，吸附剂再生困难，不利于处理高浓度的废水，故常用于废水的深度处理。活性炭具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，是最常用的一种吸附剂。活性炭吸附法适用于废水的深度处理。但是，由于活性炭再生系统操作难度大，装置运行费用高，在焦化废水处理中未得到推广使用。上海宝钢曾于1981年从日本引进了焦化酚氰废水三级处理工艺，但在二期工程中没有再建第三级活性文献阅读-焦化废水的处理工艺与研究-5-炭吸附装置，以上所述就是原因之一。山西焦化集团有限公司利用锅炉粉煤灰处理来自生化的焦化废水。生化出口废水经过粉煤灰吸附处理后，污染物的平均去除率为54.7%。处理后的出水，除氨氮外，其它污染物指标均达到国家一级焦化新厂标准，和A/O法相近，但投资费用仅为A/O法的一半。但是，同时存在处理后的出水氨氮未能达标和废渣难处理的缺点。刘俊峰等采用高温炉渣过滤，再用南开牌H-103大孔树脂吸附处理含酚520mg/L、COD3200mg/L的焦化废水，处理出水酚含量≤0.5mg/L，COD≤80mg/L，达到国家排放标准。黄念东等研究了细粒焦渣对焦化废水的净化作用。他们对颗粒大小、pH、溶液滤速等各种因素对吸附能力的影响因素作了考察，结果显示，含酚30mg/L的液体，在流速为4.5mL/min，pH为2～2.5，温度25℃的条件下，酚的去除率为98%。白玉兴等用焦炭一活性炭双级吸附法深度处理济南钢铁公司某焦化厂的生化车间出水，其结果表明，本法对COD和悬浮物的去效果较好，对硬度、氨氮的去除率较低。将粉煤灰作为吸附剂深度处理焦化废水，脱色效果好，COD、挥发酚去除率高。（2）利用烟道气处理焦化废水将焦化剩余氨水去除焦油和SS后，输入烟道废气中进行充分的物理化学反应，烟道气的热量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨气与烟道气中的SO2反应生成硫铵。这项专利技术已在江苏淮钢集团焦化剩余氨水处理工程中获得成功应用。监测结果表明，焦化剩余氨水全部被处理，实现了废水的零排放，又确保了烟道气达标排放，排入大气中的氨、酚类、氰化物等主要污染物占剩余氨水中污染物总量的1.0%～4.7%。但是此法要求焦化的氨量必须与烟道气所需氨量保持平衡，这就在一定程度上限制了方法的应用范围。4.2化学法（1）催化湿式氧化技术（CWO）催化湿式氧化技术是在高温、高压条件下，在催化剂作用下，用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化，最终转化为无害物质N2和CO2排放。鞍山焦耐院与中科院大连物化所合作，曾经成功地研制出双组分的高活性催化剂，对高浓度的含氨氮和有机物的焦化废水具有极佳的处理效果。湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等优点。但是，由于其催化剂价格昂贵，处理成本高，且在高温高压条件下运行，对工艺设备要求严格，投资费用高。文献阅读-焦化废水的处理工艺与研究-6-（2）焚烧法焚烧法治理废水始于20世纪50年代。该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中，使水雾完全汽化，让废水中的有机物在炉内氧化，分解成为完全燃烧产物CO２和H２O及少许无机物灰分。处理费用昂贵（约为167美元/t），我国应用较少。（3）臭氧氧化法臭氧是一种强氧化剂，能与废水中大多数有机物，微生物迅速反应，可除去废水中的酚、氰等污染物，并降低其COD、BOD值，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。臭氧的强氧化性可将废水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解为氧，不会造成二次污染，操作管理简单方便。不足：投资高、电耗大、处理成本高的缺点。（4）等离子体处理技术离子体技术是利用高压毫微秒脉冲放电所产生的高能电子（5～20eV）、紫外线等多效应综合作用，降解废水中的有机物质。等离子体处理技术是一种高效、低能耗、使用范围广、处理量大的新型环保技术，目前还处于研究阶段。（5）光催化氧化法光催化氧化法是由光能引起电子和空隙之间的反应，产生具有较强反应活性的电子（空穴对），这些电子（空穴对）迁移到颗粒表面,便可以参与和加速氧化还原反应的进行。光催化氧化法对水中酚类物质及其他有机物都有较高的去除率。高华等在焦化废水中加入催化剂粉末，在紫外光照射下鼓入空气，能将焦化废水中的所有有机毒物和颜色有效去除。在最佳光催化条件下，控制废水流量为3600mL/h，就可以使出水COD值由472mg/L降至100mg/L以下，且检测不出多环芳烃.目前，这种方法还在理论研究阶段。（6）电化学氧化技术电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变。目前的研究表明，电化学氧化法氧化能力强、工艺简单、不产生二次污染，是一种前景比较广阔的废水处理技术。Chang等用PbO2/Ti作为电极降解焦化废水。结果表明：电解2h后，COD值从2143mg/L降到226mg/L，同时760mg/L的NH3-N也被去除。研究还发现，电极材料、氯化物浓度、电流密度、pH值对COD的去除率和电化学反应过程中的电流效率都有显著影响。梁镇海等采用Ti/SnO2+Sb2O3+MnO2/PbO2处理焦化废水，使酚的去除率达到95.8%，其电催化性能文献阅读-焦化废水的处理工艺与研究-7-比Pb电极优良，比Pb电极可节省电能33%。（7）化学混凝和絮凝化学混凝和絮凝是用来处理废水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低废水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，常用于焦化废水的深度处理。该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。混凝法的关键在于混凝剂。目前一般采用聚合硫酸铁作混凝剂，对COD的去除效果较好,但对色度、F-的去除效果较差。浙江大学环境研究所卢建航等针对上