焦油廢水物理化學(xué)處理方法

煤焦油是焦化工業(yè)的重要產(chǎn)品之一，其組成成分極其復雜，多數情況下是由煤焦油工業(yè)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行分離、提純后得到并加以利用。

　　煤焦油精加工可得到多種化工產(chǎn)品，但煤焦油加工過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的有毒廢水 ，該類(lèi)廢水含高濃度有機物、氰等劇毒物質(zhì)，毒性大，成分復雜。其中有機污染物主要為單環(huán)或多環(huán)芳香族化合物以及含氮、硫、氧的雜環(huán)化合物，如高濃度的酚、萘、苯胺、吡啶、喹啉、苯并芘等。酚類(lèi)化合物對所有的生物都有毒，它們可以使細胞失去活力，蛋白質(zhì)凝固;多環(huán)芳烴可使人致癌，一般很難生物降解。

　　現在國內乃至世界都在大力研究焦化廢水的處理問(wèn)題，鮮有人深入研究煤焦油廢水。煤焦油加工廢水與傳統焦化污水即酚氰污水既有相同之處又有很大區別，除都含有高的氰、氨氮外，煤焦油加工污水中揮發(fā)酚、吲哚、苯并芘(a)、萘、茚、油類(lèi)等含量遠大于傳統焦化污水。

　　根據焦油加工生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，煤焦油廢水主要來(lái)自:①焦油大槽中的焦油靜置分離水，此部分污水單獨收集;②焦油一段、二段蒸發(fā)器分離水，工業(yè)萘油水分離器分離水;③焦油大槽分離水與焦油加工各分離器廢水送公司廢水槽;④洗滌分解NaSO4污水及精酚裝置污水，其中精酚高濃污水揮發(fā)酚含量在3%～10%，返回洗滌分解配堿槽，回收其中揮發(fā)酚，洗滌分解污水單獨儲存處理;⑤清掃管道產(chǎn)生的廢水以及地表污水，生活污水等。目前我國焦油廢水大都未經(jīng)徹底處理，造成水環(huán)境嚴重污染，同時(shí)也威脅到人類(lèi)的健康。

　　焦油廢水的處理方式與焦化廢水大致相同，通過(guò)一般的預處理、生物脫氮二次處理，最終的COD、氨氮等指標很難達標。本文中綜述了近年來(lái)國內外焦油廢水的處理方法，并對其中存在的問(wèn)題做了分析，提出焦油廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢。

　　1焦油廢水難降解有機物的處理現狀

　　1.1物理化學(xué)處理方法

　　1.1.1混凝法

　　混凝法的關(guān)鍵在于混凝劑，常見(jiàn)的混凝劑有鋁鹽、鐵鹽、聚鋁等。顏家保等以硅酸鈉和硫酸鐵制備了一種新型的混凝劑—聚硅硫酸鐵，探究了聚硅硫酸鐵的Fe與Si的摩爾比、pH以及投加量等因素對聚硅硫酸鐵的混凝效果。發(fā)現當n(Fe)∶n(Si)=1.00∶1.00，水樣pH為6.52以及投加量為20mg/L時(shí)，除油率達到90.2%，COD去除率約為62.5%。該絮凝劑之所以表現突出，是因為在制備過(guò)程中加入了活性硅酸，改善了聚合物的形態(tài)結構。開(kāi)發(fā)成本低、功效大的新型混凝劑有助于廢水的高效處理。通過(guò)3種因素來(lái)探討聚硅硫酸鐵的性能還略顯不足，例如溫度等其他因素也應考慮。

　　1.1.2超臨界氧化法

　　超臨界水氧化(SCWO)技術(shù)是20世紀80年代中期提出的一種能徹底破壞有機物結構的新型氧化技術(shù)，即將水加溫加壓至超臨界狀態(tài)(Tc≥374.3℃，Pc≥22.1MPa)的加氧反應。此狀態(tài)下有機物在水中溶解度大幅增加，能與氧化劑充分接觸反應，幾乎所有的有機物都可以被氧化分解成CO2和H2O，有很高的分解效率。

　　全魁等在最佳反應條件溫度420℃、壓力25MPa、反應時(shí)間30min、2倍的雙氧水氧化劑，采用間歇超臨界水氧化裝置處理焦油高酚廢水，COD去除率達99.1%，出水COD質(zhì)量濃度152mg/L，除氨氮指標外，出水基本達到國家二級排放標準。氧化劑的加入量對該反應的進(jìn)行至關(guān)重要，過(guò)多或過(guò)少都會(huì )影響出水水質(zhì)。該方法在處理高濃度有機廢水上效果顯著(zhù)，建議加大超臨界裝置的工業(yè)應用。

　　1.1.3臭氧化法

　　臭氧具有超強的氧化性，能與廢水的絕大多數有機物、微生物迅速反應，可以去除廢水中的酚、氰，并降低廢水中的COD，同時(shí)起到脫色、除臭、消毒的作用。

　　Chang等通過(guò)臭氧化法來(lái)處理廢水，色度和硫氰酸鹽幾乎被完全去除，臭氧消耗率降為0.2時(shí)，TOC去除率增加到30%，表明易降解污染物幾乎被完全降解。但是由于這種方法投資高、耗電多等缺點(diǎn)，一般用于廢水的深度處理。

　　1.1.4超聲波法

　　超聲波在化學(xué)方面的研究始于1927年，Richards和Loomis發(fā)現超聲波可以加速常規反應和氧化還原反應。近年來(lái)，超聲波被用于解決水污染有關(guān)的問(wèn)題，尤其是去除廢水中的有毒且難降解有機物。

　　Ning等進(jìn)行了對比試驗，一組單一活性污泥，另一組經(jīng)過(guò)超聲波處理過(guò)的活性污泥。廢水由兩者處理240min后，后者的COD去除率由48.29%提高到80.54%。

　　1.1.5 Fenton氧化法

　　傳統Fenton反應通過(guò)過(guò)氧化氫和2價(jià)鐵鹽在酸性條件下產(chǎn)生高活性羥基自由基，這種自由基能氧化有機化合物。但是傳統的Fenton法會(huì )產(chǎn)生Fe3+，造成麻煩的污泥問(wèn)題。近年來(lái)，為了加強傳統的Fenton氧化過(guò)程，進(jìn)行了各種研究。

　　Chu等通過(guò)改進(jìn)的Fenton氧化法，具體是將2價(jià)鐵鹽替換為鐵粉，與過(guò)氧化氫一起構成新型Fenton試劑。通過(guò)實(shí)驗發(fā)現沒(méi)有Fe3+產(chǎn)生，并且在pH為6.5，過(guò)氧化氫濃度為0.3mol/L時(shí)，反應1h后，COD的去除率達到44%～50%，總酚的去除率接近95%。多數有機物，包括雙環(huán)呋喃、喹啉、間苯二酚、呋喃酚都被完全去除。Fenton試劑法在處理焦油廢水等有毒有害難生物降解有機廢水中具有極大潛力，但是該方法處理費用較高，只適用于低濃度、少量廢水處理。

　　1.1.6二氧化氯法

　　二氧化氯具有很強的反應活性和氧化能力，在水處理的條件下可與很多的有機化合物反應。二氧氯與酚類(lèi)化合物，多環(huán)芳烴中的蒽、菲、苯(a)并和苯(a)并蒽，有機硫化物(如甲硫醇、硫醚和二化物)等在水處理條件下或特定條件下反應。二氧化氯不與脂肪族和芳香族碳氫化合物、羧酸RCOOH(其中R為飽和烷基)、醇類(lèi)、一些不飽和羧酸、N-雜環(huán)化合物和有機氯農藥等反應。

　　左金龍以某廠(chǎng)實(shí)際工程為對象，研究了二氧化氯對含煤焦油廢水的去除效果，結果表明，處理質(zhì)量濃度為0.845mg/L的煤焦油水樣，在pH為7，溫度為45℃，反應時(shí)間為1h的條件下，煤焦油的最大去除率為42%。說(shuō)明煤焦油中含有大量的難降解物質(zhì)，特別是瀝青成分。含有煤焦油的廢水處理有待于進(jìn)一步深入的研究。

　　1.1.7焚燒法

　　楊元林等通過(guò)對廢水焚燒處理的研究，認為焚燒處理工藝對于處理焦化廠(chǎng)和煤氣廠(chǎng)產(chǎn)生的高濃度廢水是一種切實(shí)可行的處理方法，特別適用于北方寒冷地區，并且焚燒工藝還可以產(chǎn)生蒸汽供生產(chǎn)和生活使用，可大大降低運行費用。雖然焚燒效率高，不造成二次污染，但是其處理費用昂貴，在國外應用較多，國內鮮有使用。

　　1.1.8等離子體處理技術(shù)

　　研究用高壓毫微秒脈沖放電等離子體處理有機廢水的技術(shù)在20世紀90年代就開(kāi)始了。在毫微秒高壓脈沖的作用下，氣體間隙產(chǎn)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(chǎn)生大量的水合電子等強氧化基團來(lái)氧化水中有機物，從而達到降解有機物的目的。

　　江白茹等通過(guò)使用放電等離子體來(lái)降解廢水中的氰化物、氨氮、COD等有機物。廢水中氨氮和多環(huán)芳烴對COD的去除效果影響較大，COD的濃度呈降低、升高、降低、升高、降低的趨勢。而氰化物和氨氮的去除效果較好。多次放電可減小生物處理過(guò)程中氰化物和氨氮對生物的抑制作用，提高可生化性。但是該處理裝置費用較高，有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，以減少成本。