于天翔
（黑龙江省科学院石油化学研究院，黑龙江 哈尔滨 150040）
摘 要 ：焦化废水是一种典型的有毒难降解有机废水，环境污染严重，威胁人类健康，因此寻求高效价廉的处理方法具有重要意义。文章就目前的焦化废水处理工艺进行了简要介绍和分析，并对焦化废水处理的前景进行了展望，希望能为同行们提供启示和帮助。
关键词 ：焦化废水；生物脱氮；工艺综述
前言
焦化废水是在化工厂炼焦和煤气生产过程中产生的污水。其主要来自于煤炭中的水分及炼焦过程中产生的化合物组成的剩余氨水；煤气脱硫和终冷循环的系统废水；相关工段进行副产品回收和精制过程中的产生的分离水；焦油车间的高浓度含油、含酸的废水以及事故排水。
焦化废水中含有大量难降解有机污染物，成分复杂，是典型的难处理高浓度有机废水，超标排放会严重污染环境，对人们的健康产生威胁。因此，本文针对近年来焦化废水的主要治理方法、技术进展及各自的优缺点进行综述。
1 焦化废水处理工艺
焦化废水处理工艺目前主要分为三个研究方向：生化处理法、物理化学法和化学氧化法。目前国内应用最广泛的还是生化处理法。
1.1 生化处理法
（1）活性污泥法
活性污泥法是将废水与活性污泥混合搅拌在曝气池中进行生物分解，随后微生物经沉淀池沉降分离，并根据工艺需要设定部分污泥回流，剩余污泥定期进行排除。该工艺对酚、氰去除效果好，对温度、对 PH 值的要求不严格；缺点是活性污泥对 COD 的处理效率不高，因其不具备反硝化能力，只能发将废水中的氮氧化成硝态氮、亚硝态氮，这导致了废水中的氨氮反而高于进水，无法达到排放标准。故自上世纪 90 年代之后，传统的活性污泥法已经不再被我国企业用于焦化废水的处理。
（2）生物脱氮技术
由于传统的活性污泥法有着脱氮效果差等局限性，所以生物脱氮技术随之发展起来。生物脱氮工艺出水较普通活性污泥法水质更好，氨氮含量及化学耗氧量也大大降低。
生物脱氮是利用微生物的生化作用，将废水中的有机氮经过硝化反应和反硝化反应，最后生成氮气脱去的过程。硝化反应是在有氧状态下以无机氮为氮源，通过好氧型微生物先将氨氮转化为亚硝酸盐，再进一步氧化为硝酸盐，此过程总称为硝化反应；然后在缺氧状态下通过反硝化菌将硝酸盐中的氮还原成气态氮，从而达到氮的去除，这个过程称为反硝化反应。目前生物脱氮技术已成为焦化废水处理的核心工艺，常用的有 A/O 法、A2/O 法 A/O2 法和 SBR 法。
A/O 工艺也叫厌氧好氧法，缺氧段在前，好氧段在后串联在一起。在缺氧段厌氧菌会进行氨化作用，将有机链上的氮氨化成游离氨。后端供养充足的条件下好氧菌的硝化作用又将氨氧化成硝酸盐。再通过回流至缺氧段进行反硝化作用，最终还原为氮气逸出，有效达到了脱氮和降低COD 的目的。但 A/O 法同时存在一些问题，诸如水力停留时间长、回流比大、运行费用高，且污泥在受到冲击后，恢复时间较长。
A2/O 工艺是在 A/O 工艺的基础上发展而来的。比起缺氧-好氧工艺，该工艺在缺氧段前增加了一个厌氧段，能将难降解的有机物开环变为链状化合物，降低了废水的毒性，提高了可生化性，同时这些有机物进入缺氧段就能成为可利用的碳源，无需要额外加入碳源。
A/O2 工艺也是对 A/O 工艺的优化，其特点为：可适当控制好氧池的含氧量，使第一段没被完全氧化的氨氮及COD 能够在第二好氧段被进一步氧化。既提高了污染物的降解比例，又节省了处理成本。
SBR 法是序批式活性污泥法的简称，主要特征是有序的间歇性进行曝气、沉淀和排水，SBR 池是其工艺核心，均化、初沉、生物降解、终沉等工艺流程全部在 SBR 池中进行，不需要另设污泥回流系统，使其非常适用于废水流量变化较大的工厂。SBR 反应池生化反应能力强，能有效防止污泥膨胀。但该工艺非常依赖自动化控制，并且排水时不能搅动沉淀污泥层，因而需要专门的排水设备，目前在国内焦化废水处理方面尚未大规模投入应用。
（3）生物流化床
流化床反应器是一种固体颗粒与气相、液相、气液相之间混合传质、传热的设备。与传统活性污泥法及生物膜
法相比，生物流化床法的优势是占地面积小、耐冲击负荷能力强、污染物高度富集生物量大。但是，该工艺还属较新的污水处理工艺，如何准确地控制气、液、固三相协调的操作条件，以及目前的运营成本相对过大都是该工艺面临的主要问题。
1.2 物理化学法
为使焦化废水处理后达到国家标准，工艺中会增加一些物理化学法工艺用以辅助处理，如生物脱氮工艺的预处理和后续阶段。
（1）气浮法。因过多的油类会影响后续生化处理的效果，通常会将气浮法用于生物脱氮技术的预处理阶段。利用通入水中的微小气泡作为载体粘附于废水中污染物上，使油污上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备从水面刮除，为维持泡沫的稳定性，可适当投加表面活性剂。气浮法广泛用于焦化废水预处理阶段，可以起到预曝气的作用，此外刮出的油类还可以进行回收再利用。
（2）稀释和气提。大部分焦化废水工艺主要都是用生化法处理，故焦化废水中的一些毒性物质势必对微生物产生抑制，影响处理效果。需要在生化处理前应尽可能降低有毒污染物的浓度，将其稀释到极限浓度以下；气提法则在预处理中用于去除一部分氨氮。
（3）混凝沉淀法。焦化废水经生物脱氮工艺处理后，可再用混凝法做进一步处理。向废水中投加混凝剂，混凝剂都是电解质，会中和废水中的胶体表面所携带的电荷，形成胶团从而使水中的污染物发生凝聚作用而产生沉淀，然后被除去。
（4）吸附法。吸附法是通过利用多孔性固体的吸附性，来回收或去除废水中污染物的工艺。成本较高，且吸附剂再生较困难，不适合处理高浓度废水，故多用于处理生化法后出水的进一步净化。常用硅藻土、粉煤灰和黏土等廉价材料做附剂。
1.3 化学氧化法
该类方法的优点是占地面积小，对废水中的有毒有害物质分解彻底，但由于其成本过高，大多尚处实验阶段。
（1）臭氧法。臭氧法是利用臭氧的强氧化能力将焦化废水中的污染物氧化为无害物质，由于臭氧能与大多数有机物和微生物发生作用，同时还具有脱色、除臭、杀菌的作用，采用此法处理后的水质较好。为清除彻底一般都会过量添加臭氧，在水中只会分解为氧气，不会造成二次污染。但是此法存在着投资高、电力消耗大等缺点，另外对设备要求较高，容易发生泄漏。因此，臭氧法的研究方向目前主要用于焦化废水的深度处理。
（2）芬顿试剂法。芬顿试剂是由Fe2+与 H2O2组成的均相催化氧化体系，其分解产生的强氧化性羟基对废水中难以进行生物降解的物质能起到很好的氧化作用，从而降低废水的色度和 COD。Fenton 试剂反应迅速，在很短的时间内就能降低焦化废水中的 COD 含量。
（3）光催化氧化法。在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。光催化氧化法是近几年来快速发展的一项技术，所谓光催化反应，就是在光的作用下以半导体为催化剂，用光子能量做为活化能，通过光激发引起氧化-还原反应来氧化分解废水中有机和无机污染物的方法。该工艺流程中不需添加任何化学物质，对水体不会造成二次污染。此外，利用太阳能作为光源，耗能低，反应条件温和，是一种节能的焦化废水处理技术。但是存在光催化剂与废水的即时分离问题，且对水的PH 值要求比较严格，易受天气影响等都制约着该法的应用。
（4）湿式催化氧化法。此法是一种治理高浓度焦化废水的新型处理技术，在高温（200-280℃）高压（2-8MP）条件下，用富氧气体或氧气作为氧化剂，加以催化剂，使废水中有机物与氧化剂间快速进行呼吸反应，彻底氧化成 H 2 O、CO 2 、和 N 2 等无害成分。该法不涉及污泥二次污染，仅需处理少量的内部清洗废液。当达到一定处理规模时，还可以热能形式回收较多能量。湿式催化氧化技术不需要预处理和后处理工艺，直接即可达到排放标准。适合用于处理生化法无法降解的污染物和化学需氧量过高的废水，工艺流程简单且无二次污染，被认为是一种有广泛工业应用前景的废水处理新技术。
2 结束语
焦化废水处理工艺的选择主要根据处理效果、投资运行费用和污泥的二次污染三个方面的考量。目前来说，生化法具有废水处理量大、应用范围广、运行成本低、处理效果好等优点，是焦化废水处理最主要、最成熟的方法；物理化学法主要用于对生化法的辅助处理；而化学氧化法由于成本问题而尚处实验阶段。
我国的水环境现状已不容乐观，因此，加大水污染治理力度刻不容缓，生产企业应遵循清洁生产要求，不断改进工艺技术，努力提高污水处理技术水平和水资源利用率，从源头上减少水污染物排放量，在取得良好经济效益的同时，取得良好的环境效益和社会效益。