我国是焦炭生产大国,也是世界焦炭市场的主要出口国。近几年来,随着我国钢铁行业的迅猛发展,与之相配套的炼焦规模也空前扩大,2013年我国又新建43座焦炉、新增产能2 660万t,全国煤炭产量37亿t左右,同比增长8.1%。由此在煤制焦炭、煤气净化和焦化产品回收过程中产生的焦化废水排放量将成倍增加。焦化废水大量排放,不仅会对环境造成严重污染,直接威胁人类的健康,还会造成资源的严重浪费,因此,焦化废水的处理技术得到业界同行的广泛关注〔1〕。
1 焦化废水来源及成分
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,主要来源有3个方面：蒸氨废水、煤气冷却水、油加工和粗苯精制过程中产生的废水 ,其中以蒸氨过程中产生的剩余氨水为主要来源〔2〕。
焦化废水成分复杂,主要含有数十种无机和有机化合物。孙令东等〔3〕利用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)对焦化废水进行分析,并用液-液萃取和C18与硅脱微柱层析法进行预处理,测出含有244种有机污染物。Guoxin Song等 〔4〕利用美国环保局的方法——分散液液微萃取-气相色谱/质谱法分析焦化废水,并对其中的15种多环芳烃进行了定量分析。
2 焦化废水处理方法研究现状
2.1 焦化废水物化处理方法
2.1.1 混凝法
混凝处理方法的效率主要取决于混凝剂的化学性质,常见的有铝盐、铁盐、聚铝、聚丙烯酰胺等。Fang Zhu等〔5〕采用复合混凝剂(PAC和有机聚合物耦合剂)对焦化废水生化出水进行处理,在PAC投加量为400 mg/L、有机聚合物耦合剂投加量为300 mg/L时,焦化废水浊度和色度的去除率分别达到了96.67%和72.60%。
2.1.2 吸附法
吸附法常用于焦化废水的深度处理中,废水中的溶质经多孔吸附剂吸附,使废水得以净化。MoheZhang等〔6〕将AC作为吸附剂,利用紫外可见光谱、气相色谱-质谱(GS/MS)以及扫描电子显微镜(ESEM)对焦化废水生化出水中的活性焦吸附进行了研究分析,在40 ℃条件下吸附6 h后,废水COD去除率可达到91.6%,同时,色度去除率可达到90%,可知AC材料的吸附性要强于活性炭。Nan Zhang等〔7〕利用电吸附技术(EST)对焦化废水进行处理,发明了一种用于焦化废水脱盐的新电吸附装置。在试验优化条件下,经过电吸附处理后盐的去除率达到75%。出水水质可满足工业循环冷却水标准(GB 50050—2007),并可以作为焦化厂循环冷却水重复使用。
2.1.3 臭氧氧化法
由于臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性,臭氧分解产生的新生态氧原子也具有很高的氧化活性,因此臭氧具有强氧化性,且接触时间短、处理效率高、不受温度影响、不会产生二次污染等特点,通常用于焦化废水的深度处理。Demin Yang等〔8〕采用臭氧氧化法处理焦化废水生化出水,采用臭氧质量浓度为150 mg/L,在pH为10.5、温度为298 K试验条件下反应30 min,COD和色度去除率可分别达到69.65%和92.27%。由此表明,臭氧氧化技术是焦化废水深度处理的一种有效方法。