如何处理焦化废水?焦化废水处理工艺与设备

焦化废水是煤炭高温干馏、煤气净化和化工产品回收全过程产生的“三高”废水——高COD、高氨氮、高毒性，被公认为最难处理的工业废水之一。

一、主要成分与含量（mg·L⁻¹，除非注明）

1.有机物（总量约500余种）

酚类：苯酚、甲酚、二甲酚等1000–3000，最高可达5000

多环芳烃：萘、蒽、菲、苯并(a)芘等20–200

含氮杂环：吡啶、喹啉、吲哚、咔唑等50–500

含氧、硫杂环：呋喃、噻吩、苯并噻唑等10–100

长链烷烃、邻苯二甲酸酯类：50–300

CODCr2000–6000，BOD5400–1200，B/C仅0.2–0.3，生化性差

2.无机组分

氨氮500–2000，氰化物5–50，硫氰酸盐100–600

F⁻20–100，S²⁻10–80，Cl⁻2000–10000，SO₄²⁻1000–4000，TDS10–40g·L⁻¹

重金属：Ni1–5、Pb0.5–3、Cd0.1–0.5、Cr0.5–2、Hg0.01–0.1，主要来自原料煤和炉体腐蚀

二、环境与运行危害

1.酚、氰、PAHs均为“三致”物质，可在鱼类体内富集，破坏水生生态，人类长期摄入引发慢性中毒、致癌

2.高氨氮和高COD会迅速消耗受纳水体溶解氧，形成黑臭；SCN⁻与CN⁻对微生物有双重抑制，常规活性污泥法直接崩溃

3.高Cl⁻、高硬度对316L不锈钢点蚀速率>0.5mm·a⁻¹，导致脱水机、管道频繁泄漏

4.色度500–2000倍，出水呈棕黑色，感官指标严重超标，影响再生水回用

三、总体处理路线

“分类收集→物化预处理→生化强化→深度氧化→膜/蒸发回用”五级串联，实现GB161712012特别排放限值（COD≤50mg·L⁻¹，氨氮≤5mg·L⁻¹，TN≤15mg·L⁻¹）乃至近零排放。

四、关键工艺与设备

1.预处理

隔油池＋溶气气浮：去除浮油80–120mg·L⁻¹，保证后续生化

调节池均质：≥12h停留，配套潜水搅拌器，缓冲24h水质波动

混凝沉淀：投加PAC、PAM、MgCl₂除氟，配套中心传动刮泥机，SS≤100mg·L⁻¹

2.生化强化

A²/O生物脱氮：厌氧(水解酸化酚杂环)→缺氧(反硝化)→好氧(硝化＋COD去除)，总HRT48–60h，内回流比300%，氨氮负荷0.08kg·kg⁻¹MLSS·d⁻¹，配套微孔曝气器与在线溶氧仪

生物强化：投加经驯化的酚降解菌（Pseudomonas、Comamonas）和复合碳源（乙酸钠+葡萄糖），维持C/N≥4，确保反硝化；采用悬浮填料MBBR可使难降解COD去除率提高15–20%

3.深度氧化

ClO₂Fenton分级氧化：先ClO₂破氰、断链，后Fenton产生·OH深度矿化，对残余酚、色度、PAHs去除率90–95%，COD从200mg·L⁻¹降至30mg·L⁻¹，运行最佳pH=3–4，反应器材质采用钢衬PO，配套双氧水、硫酸亚铁自动加药系统

臭氧催化氧化（MnCe/Al₂O₃催化剂）：对出水色度、COD做最后把关，反应30min，色度≤20倍

4.膜/蒸发回用

超滤反渗透：UF产水SDI≤3，RO回收率60%，产水TDS≤200mg·L⁻¹，可用于炉渣冷却、煤场喷淋；浓水TDS30–40g·L⁻¹

jyue强制循环结晶：处理RO浓水，蒸发能耗28kWh·t⁻¹，产混合盐0.15t·t⁻¹废水，盐含水≤8%，按危废填埋，实现厂内近零排放

五、运行要点

1.高SCN⁻会抑制硝化菌，需保证好氧段DO≥3mg·L⁻¹，必要时投加硝化菌剂

2.酚>1500mg·L⁻¹时先稀释或采用两级A/O，防止生物系统“酚中毒”

3.膜系统重点控制COD≤80mg·L⁻¹、硬度≤150mg·L⁻¹，前端加Na₂CO₃软化+TMF除浊，可延长RO寿命30%

4.结晶器材质选2205/2507双相钢，防止高Cl⁻点蚀；定期采用EDTA清洗硫酸钙垢

综上，焦化废水治理必须“分质收集物化生化深度氧化膜蒸发”五级协同，辅以生物强化与分级氧化，才能把COD、氨氮、色度、毒性同步压到最新排放标准以下，并实现60–70%的回用率，是目前焦化行业环保达标的唯一可行路径。