焦化廢水是含芳香族化合物與雜環(huán)化合物的典型廢水，有機污染物以酚類化合物為主，占有機污染物的一半以上，另外還有多環(huán)芳香族化合物和含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等；無機污染物主要以氫化物、硫氫化物、硫化物、氨鹽等為主，屬有毒有害高濃度有機廢水，處理難度很大，尤其是未經(jīng)脫酚蒸氨除油處理的廢水，酚、NH3一N、油含量都很高，處理工藝復(fù)雜，運行費用高，而且最終出水COD、NH3一N、油難以達(dá)標(biāo)排放。因此，焦化廢水的大量排放，不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且會直接威脅到人類的健康。許多物質(zhì)不但難以生物降解，通常還是直接或間接的致癌物質(zhì)。因此，焦化廢水治理技術(shù)是一個國際性的難題，目前國外的治理水平與我國基本一致。
1.焦化廢水的來源及成分
焦化廢水的主要來源于煉焦制氣、煤氣凈化、化工產(chǎn)品回收加工等工序，包括剩余氨水、瀝青冷卻水、終冷退水、兩苯分離水、粗苯分離水、精苯分離水、 焦油洗滌廢水、生化污水及其它廢水。焦化廢水中主要含有氨氮、酚、氰、硫化物及數(shù)百種有機物，成份復(fù)雜，還含有氰 、無機氟離子和氨氮等有毒有害物質(zhì)，污染物色度高，屬較難生化降解的高濃度有機工業(yè)廢水。因此焦化廢水的處理，一直是國內(nèi)外廢水處理領(lǐng)域的一大難題。
2.處理技術(shù)介紹
2.1化學(xué)處理法
2.1.1催化濕式氧化技術(shù)
催化濕式氧化技術(shù)是在高溫、高壓狀態(tài)下，在催化劑作用下，使用空氣將廢水中的氯氮和有機污染物氧化，最終轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)N2和CO2排放。該技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代。煉焦化工、石油化工，特別是有毒污染物如：農(nóng)藥、染料橡膠、合成纖維、易燃、易爆及難于生物降解的高濃度廢水都適合于催化濕式氧化處理。對高濃度的氨氮和有機焦化廢水具有很好的處理效果，缺點是催化劑價格昂貴。
在我國，鞍山焦耐院與中科院大連物化所合作，曾經(jīng)成功地研制出雙組分的高活性催化劑，對高濃度的含氯氮和有機物的焦化廢水具有極佳的處理效果。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點。但是，由于其催化劑價格昂貴，處理成本高，且在高溫高壓條件下運行，對工藝設(shè)備要求嚴(yán)格，投資費用高，國內(nèi)很少將該法用于廢水理。
2.1.2 電化學(xué)氧化技術(shù)
電化學(xué)氧化技術(shù)電化學(xué)水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或利用電檄表面產(chǎn)生的強氧化性活性物質(zhì)使污染物發(fā)生氧化還原轉(zhuǎn)變。研究人員采用PbO2/Ti作為電極，對電化學(xué)氧化法處理焦化廢水進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：電解2小時后，廢水中的COD由2143mg/L降到226mg/L，去除率為89.5％。廢水中約為760mg/L的NH3一N也被同時去除。研究中發(fā)現(xiàn)，電極材料、氧化物濃度、電流密度和PH值對COD的去除率和電化學(xué)氧化過程中電流的效率有著影響。另外，電解過程產(chǎn)生的氯化物/高氯化物，能引起非直接氧化，這種氧化在去除焦化廢水中污染物的過稃中具有重要的作用。
研究人員采用Ti/SnO2+Sb2O3+ MnO2/PbO2處理焦化廢水，使酚的去除率達(dá)到95.8％，其電催化性能比Pb電極優(yōu)良，比Pb電極可節(jié)省電能33％。目前的研究表明，電化學(xué)氧化法氧化能力強、工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染，是一種前景比較廣闊的廢水處理技術(shù)。
2.1.3 光催化氧化法
光催化氧化法是由光能引起電子和空隙之間的反應(yīng)，產(chǎn)生具有較強反應(yīng)活性的電子(空穴對)，這些電子(空穴對)遷移到顆粒表面，便可以參與和加速氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。光催化氧化法對水中酚類物質(zhì)及其他有機物都有較高的去除率。研究人員在焦化廢水中加人催化劑粉末，在紫外光照射下鼓入空氣，能將焦化廢水中的所有有機毒物和顏色有效地去除。在最佳光催化條件下，控制廢水的流量為3600mL/h，就可以使出水COD值由472mg/L降至100mg/L以下，且檢測不出多環(huán)芳烴。
目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時也會產(chǎn)生一些有害的光化學(xué)產(chǎn)物，造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對光能的吸收，因此，要求體系具有良好的透光性。所以，該方法適用于低濁度、透光性好的體系，可用于焦化廢水的深度處理。
2.2 物理化學(xué)法
2.2.1 吸附法
吸附法處理廢水，就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì)，使廢水得到凈化。常用吸劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等。活性炭具有良好的吸附性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，是最常用的一種吸附劑?；钚蕴课椒ㄟm用于廢水的深度處理。研究人員研究比較了粉末活性炭和柱狀活性炭對焦化廢水COD的去除效率，結(jié)果表明，粉末活性炭對COD的去除率可高達(dá)98.5％；同時，粉末活性炭的顆粒有一個最佳尺寸范圍，粒徑為0.09mm的粉末活性炭對焦化廢水COD的去除率最高。
由于活性炭再生系統(tǒng)操作難度大，裝置運行費用高，在焦化廢水處理中未得到推廣使用。
2.2.2 Fenton試劑法
Fenton試劑是H2O2和Fe2+混合得到一種強氧化劑，由于其能產(chǎn)生氧化能力很強OH自由基，在處理難生物降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機廢水時，具有反應(yīng)迅速、溫度和壓力等反應(yīng)條件緩和且無二次污染等優(yōu)點。因此，近3O年來越來越受到國內(nèi)外環(huán)保工作者的廣泛重視。
2.3 生物處理法
生物處理法是利用微生物的氧化、分解、吸附作用處理廢水中的有機污染物。該方法是污水處理中應(yīng)用最廣且有效的一種方法。近年來，人們從微生物、反應(yīng)器及工藝流程等幾方面著手，研究開發(fā)了活性污泥法、生物膜法、生物流化床、固定化生物處理技術(shù)及生物脫氮技術(shù)等這些技術(shù)的發(fā)展使大多數(shù)有機物質(zhì)實現(xiàn)了生物降解處理。出水水質(zhì)得到了很大改善。
2.3.1 活性污泥法
活性污泥法是使生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機物充分接觸，其中溶解性有機物被細(xì)胞吸收和吸附，并最終氧化為最終產(chǎn)物(主要是CO2)；非溶解性有機物先被轉(zhuǎn)化為溶解性有機物，然后被代謝和利用。但單獨采用該技術(shù)，出水中的COD、BOD、NH3一N等指標(biāo)均難以達(dá)標(biāo)，特別是對NH3一N，幾乎沒有降解作用。
2.3.2 生物膜法
膜生物反應(yīng)器( MBR)在去除有機物和NH3一N過程中與傳統(tǒng)活性污泥法具有相同的生化作用機理，不同的是傳統(tǒng)活性污泥法在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，而MBR裝置則是通過膜過濾出水，將污泥截留在反應(yīng)池內(nèi)。采用MBR工藝處理焦化廢水，在同樣的生化池容條件下，其較傳統(tǒng)工藝COD去除率可提高30％，NH3一N去除率可提高50％，SS去除率可達(dá)到99％。MBR法具有經(jīng)濟、簡單高效、處理容量大的優(yōu)點，尤為重要的是它可以實現(xiàn)無害化。不會造成二次污染。該方法已經(jīng)在各地焦化廠得到廣泛應(yīng)用。MBR工藝在焦化廢水處理領(lǐng)域的成功應(yīng)用，對鋼鐵企業(yè)、煤化工企業(yè)節(jié)約水資源、減少廢水污染物排放具有重要意義。
2.3.3 生物流化床技術(shù)
生物流化床技術(shù)是普通活性污泥法和生物膜法相結(jié)合的處理技術(shù)。該技術(shù)的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代初。其載體在流化床內(nèi)呈流化狀態(tài)，使固(生物膜)、液(廢水)、氣(空氣)三相之間得到充分接觸，顆粒之間劇烈碰撞，生物膜表面不斷更新。微生物始終處于生長旺盛階段。生物流化床技術(shù)因具有處理效率高、容積負(fù)荷大、傳質(zhì)速度快、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點而受到研究者的廣泛關(guān)注。
2.3.4 生物脫氮技術(shù)
生物脫氮技術(shù)是在普通生化處理技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，于20世70年代首創(chuàng)于加拿大，80年代英國率先投入實際應(yīng)用。由于傳統(tǒng)活性污泥法對廢水中的NH3一N和COD的去除很難達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，因而A/O、A2/O、A/O2和SBR法等生物脫氮技術(shù)被相繼開發(fā)出來。其中A/O2法是A/O工藝的延伸。同屬于以A/O為基本流程的生物脫氮工藝。
研究人員采用A/O脫氮技術(shù)，對焦化廢水的處理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明A/O工藝既能脫氮也能降解廢水中大量的有機物，是一種較為理想的廢水處理技術(shù)，處理后出水水質(zhì)基本上可以達(dá)到國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)。A/O法較之活性污泥法在污染物去除率方面有了較大提高，但該方法水力停留時問較長，對于焦化廢水中難降解有機物的去除效果不太理想。
A2/O工藝是20世紀(jì)90年代開發(fā)出來的一項生物處理技術(shù)。該技術(shù)在A/O工藝的基礎(chǔ)上增加了厭氧預(yù)處理段，在好氧與厭氧的反復(fù)交替中，一些難降解的多環(huán)芳烴等有機物得以降解，酚、氰、COD的去除率明顯提高，大大增強了廢水的可生化性。
A/O2工藝主要是去除廢水中的COD和NH3一N。
總的來看，生化法具有廢水處理量大、處理范圍廣等優(yōu)點：但該方法處理設(shè)施規(guī)模大，停留時間長，投資費用較高，對廢水的水質(zhì)條件要求嚴(yán)格。