焦化廢水是煉焦、煤氣在高溫干餾、凈化及副產(chǎn)品回收過程中，產(chǎn)生含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴及氧、硫、氮等雜環(huán)化合物的工業(yè)廢水，是一種高CODcr、高酚值、高氨氮且很難處理的一種工業(yè)有機廢水。
其主要來源有三個：一是剩余氨水，它是在煤干餾及煤氣冷卻中產(chǎn)生出來的廢水，其水量占焦化廢水總量的一半以上，是焦化廢水的主要來源；二是在煤氣凈化過程中產(chǎn)生出來的廢水，如煤氣終冷水和粗苯分離水等；三是在焦油、粗苯等精制過程中及其它場合產(chǎn)生的廢水。焦化廢水是含有大量難降解有機污染物的工業(yè)廢水，其成分復雜，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物質，超標排放的焦化廢水對環(huán)境造成嚴重的污染。焦化廢水具有水質水量變化大、成分復雜，有機物特別是難降解有機物含量高、氨氮濃度高等特點。
含氮化合物是焦化廠廢水中數(shù)量眾多且組成十分復雜的有機物。質譜儀定出的喹啉及某些烷基取代物，被疑為致癌物質。芳烴和芳香胺等同樣有不少生物活性物質。酞酸醋類是廢水中另一類致癌物質，其中的酞酸二甲酯、酞酸二異辛酯也是美國環(huán)保局優(yōu)先檢測污染物?？傊?，焦化廢水的成分復雜，污染物種類繁多，其中不少屬于有致癌致突作用的生物活性物質出水COD常常不能達到國家排放標準，因此，尋求效果好且成本低的深度處理方法具有積極意義。焦化廢水排放出水各項指標均達到國家《廢水綜合排放標準》(GB8978—1996)。
焦化廢水常用的幾種處理工藝如下：
改性沸石對焦化廢水中COD的去除
沸石是一種天然的多孔礦物，是呈架狀結構的多孔含水鋁硅酸鹽晶體的沸石族礦物的總稱，沸石化學成分實際上是由Si 、Al203、H2O、堿和堿土金屬離子四部分構成[4]。沸石的一般化學式為：AmBqO2q.nH20，結構式為Ax/q[(AlO2)x(SiO2)y]nH2O，其中：A為Ca、Na、K、Ba、Si等陽離子，B為Al和Si，q為陽離子電價，m為陽離子數(shù)，n為水分子數(shù)，X為AJ原子數(shù)，Y為Si原子數(shù)，v，x通常在1～5之間，(x+y)是單位晶胞中四面體的個數(shù)[5]。沸石是一種廉價的地方性材料，在我國具有豐富的儲量，來源廣泛，作為水處理的吸附過濾材料，具有足夠的強度，其價格低于活性炭1／20，接近于砂濾料的價格l5元，噸。可以在不增設專門構筑物和不增加設備的前提下，改善出水水質，適用于現(xiàn)有工廠的處理工藝改選和新建水廠。天然沸石在常溫、常壓下經(jīng)過化學溶液的活化處理，可改變吸附有機物的效果。
2. 聚硅酸鹽處理焦化廢水
聚硅酸鹽是一類新型無機高分子復合絮凝劑，是在聚硅酸(即活化硅酸)及傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽等絮凝劑的基礎上發(fā)展起來的聚硅酸與金屬鹽的復合產(chǎn)物，這類絮凝劑同時具有電中和及吸附架橋作用，絮凝效果好，且易于制備，價格便宜，處理焦化廢水有顯著的效果。本文針對焦化廢水二沉池出水COD較高，排放難以達標的問題，制備了新型絮凝劑聚硅氯化鋁，采用絮凝與吸附相結合的方法對焦化廢水進行深度處理，并對該處理工藝的反應條件、影響因素以及去除效果進行了研究，找出了最佳處理條件，處理后出水能夠達標。
3 SBR工藝
SBR工藝是一種新近發(fā)展起來的新型處理焦化廢水的工藝，即為序批式好氧生物處理工藝，其去除有機物的機理在于充氧時與普通活性污泥法相同，不同點是其在運行時，進水、反應、沉淀、排水及空載5個工序，依次在一個反應池中周期性運行，所以該法不需要專門設置二沉池和污泥回流系統(tǒng)，系統(tǒng)自動運行及污泥培養(yǎng)、馴化均比較容易。該法處理焦化廢水有著獨有的優(yōu)勢：一是不要空氣分割，時序上就能創(chuàng)造出缺氧和好氧的環(huán)境，即具有A／O 的功能，十分有利于氨氮和COD的去除。二是該法的沉淀是一種靜止的沉淀，對焦化廢水這種污泥沉淀性能不好的廢水，固液分離效果非常明顯。三是該法可以省去二沉池，其占地面積相對要小一些。SBR工藝流程圖見圖1
4.1 工藝流程
4 高效微生物／O—A—O工藝
焦化廢水處理采用0一A一0工藝，總體分為兩段，即初曝系統(tǒng)和二段生化系統(tǒng)。從功能上來看，初曝系統(tǒng)是對焦化廢水進行預處理，為生物脫氮提供一個合適穩(wěn)定的環(huán)境；二段生化系統(tǒng)主要是生物脫氮和去除剩余污染物，又分為兼氧反硝化、好氧硝化和去除COD兩部分。
工藝流程如圖2所示。
4.2 預處理系統(tǒng)
初曝系統(tǒng)(初曝池、初沉池)的主要作用是對焦化廢水進行預處理，去除對硝化反硝化系統(tǒng)有害和有抑制作用的有機和無機污染物(如酚、氰等)，為生物脫氮提供一個良好的環(huán)境。在運行過程中溶解氧和COD去除效果的控制非常重要：若溶解氧過低，則廢水中酚、氰等去除效果不好，將直接抑制生物脫氮的效果；若溶解氧過高，則COD降解率會大大提高，造成后段生物脫氮的碳源嚴重不足，致使反硝化效率不高，影響總氮的脫除。實踐證明，預處理系統(tǒng)溶解氧控制在1～1.5 mg／L、COD去除率基本控制在50％～60％ 時處理效果最好，酚、氰等物質基本可以降到不影響生物脫氮的濃度。
4.3 生物脫氮系統(tǒng)
生物脫氮系統(tǒng)由好氧硝化和兼氧(厭氧)反硝化及污泥回流系統(tǒng)組成。為了降低處理成本，充分用廢水中的碳源，將厭氧反硝化進行了前置處理通過初曝預處理和前置反硝化處理，進入好氧階段的COD含量為200～300mg／L，有利于硝化作用的進行。在硝化作用階段投加氫氧化鈉來調(diào)節(jié)系統(tǒng)pH值，使其維持在7.5～8.0；另外好氧硝化對進入系統(tǒng)的碳源反應比較敏感，一旦進入系統(tǒng)的COD>300 mg／L，硝化作用就會受到限制，系統(tǒng)出水氨氮明顯上升。但是在反硝化階段控制COD的降解較難，只有在初曝系統(tǒng)中進行控制，合理地調(diào)控系統(tǒng)COD降解效率是控制硝化和反硝化的關鍵。
5 硝化和反硝化工藝
全程硝化一反硝化生物脫氮一般包括硝化和反硝化兩個階段。硝化反應是在供氧充足的條件下，水中的氨氮在亞硝化細菌的作用下被氧化成亞硝酸鹽，再在硝化細菌的作用下進一步氧化成硝酸鹽；反硝化反應是在缺氧或厭氧條件下，反硝化細菌在有碳源的情況下將硝酸根離子還原為氮氣[11]。硝化和反硝化工藝典型即A／O法(包括A2／O A／O ，A2／O2法)，該法在國內(nèi)焦化廠實際應用的時間雖然還不算很長、但從已運行的廠家來看，其處理效果還是比較好的 只要精心設計操作得當，出水水質是可以滿足排放標準要求的。
根據(jù)以上所述并結合焦化廢水治理工程的具體情況，我們推薦采用以A／O為基礎的處理方案 A／O法有以下4種組合方式：第1種．A／O法，即缺氧一好氧法；第2種．A2／O法，即厭氧一缺氧一好氧法；第3種，A／O：法，即缺氧-好氧-好氧法；第4種．A2／O2法，即厭氧一缺氧-好氧-好氧法。第1種處理方法，流程最短，投資最少，但處理效果較差；第3種方法由兩部分組成：缺氧反應槽和兩級好氧槽。廢水首先進入缺氧反應槽，在這里細菌利用原水中的酚等有機物作為電子供體而將回流．混合液中的含氮離子還原成氣態(tài)氮化物。反硝化出水流經(jīng)兩級曝氣池，使殘留的有機物被氧化，氨和含氮化合物被硝化。污泥回流的目的在于維持反應器中一定的污泥濃度，防止污泥流失。第2種和第3種處理方法，其流程、投資及處理效果介于第1和第4種之間；第4種處理方法流程最長，是生化處理最完善的技術處理效果最好。根據(jù)我們的實踐經(jīng)驗，第4種方法中的厭氧段通過 解酸化作用可以有效地將廢水中難以生物降解的大分子有機污染物分解為小分子 提高廢水的可生化性，這對保證后續(xù)處理構筑物的去除效果大有好處。最后階段接觸氧化將極大地提高出水水質。A2／O 法的處理機理是利用厭氧段的水解酸化作用提高廢水的可生化性，再利用硝化和反硝化作用去除廢水中的氨氮并同時降解有機物。為了充分利用廢水中的有機物作為碳源，將反硝化池設在硝化池之前，稱為前置反硝化池。
硝化作用是指廢水中的氨氮在有氧的條件下，通過好氧菌作用，將氨氮氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。在硝化反應進行之前，廢水中的大部分有機物必須得到有效降解。降解有機物和進行硝化反應是在好氧池進行。
反硝化作用是在缺氧的條件下，通過反硝化菌作用，將廢水中的亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣，逸入大氣而達到無害化。在反硝化過程中需要消耗碳源，因此，在反硝化進行的同時，有機物也同時得到降解。反硝化反應在缺氧池進行。為了對出水水質嚴格把關，在中沉池后加一段接觸氧化池，以進一步提高出水水質，使出水達標排放。其處理流程見圖3。
6 普通活性污泥法
普通活性污泥法是一種較好的焦化處理方法，該法能將焦化廢水中的酚、氰有效地去除，兩項指標均能達到國家排放標準。但是，傳統(tǒng)活性污泥法的占地面積大，處理效率特別是對焦化廢水中的氨氮、有毒有害有機物的去除率低，而且活性污泥系統(tǒng)普遍存在污泥結構細碎、絮凝性能低、污泥活性弱、抗沖擊能力差、進水污染物濃度的變化對曝氣池微生物的影響較大、操作運行很不穩(wěn)定等缺點。為了解決上述問題，近年來出現(xiàn)了一些新的生化處理方法[14]。
7 工藝方案比選
六種工藝都能達到預期的處理效果，但經(jīng)分析比較，A2／O2 法工藝方案在以下方面具有明顯優(yōu)勢：第一，以廢水中有機物作為反硝化碳源和能源，不需要補充外加碳源。第二，廢水中的部分有機物通過反硝化去除減輕了后續(xù)好氧段負荷，減少了動力消耗。第三，反硝化產(chǎn)生的堿度可部分滿足硝化過程對堿度的需求，因而降低了化學藥劑的消耗。第四，SBR對自控水平要求高，其相應的管理水平較高；而A2／O2法管理較簡單，適合公司污水處理管理水平現(xiàn)狀。第五，A2／O2法污水處理站建投資比SBR法略高，但其設備及自控方面的投資比SBR法低很多，相應的A2／O2法的總投資要小一些 第六，目前A2／O2 法工藝在焦化廢水處理中應用較為廣泛和成熟。
