基于新型复合混凝剂的焦化废水深度处理技术

李 杰

(上海万狮环保科技有限公司，上海 200092)

焦化废水是炼焦、煤气净化和焦化产品回收等过程中产生的有机工业废水，主要特征污染物有COD、氨氮、酚类、氰化物等，是一种典型的高浓度难降解有机工业废水，具有显著的毒性和致癌性[1-3]。据统计，我国每年焦化废水的排放量近3亿t，若任意排放，将对水环境和人体健康造成严重危害。

2012年10月，环保部新起草的《炼焦化学工业污染物排放标准(GB16171-2012)》正式颁布并实施[4]。焦化废水的排放标准较原先的污水综合排放标准更加严格，CODcr、氰化物等污染物的限值分别改为80 mg/L和0.2 mg/L。因此，无论是基于社会责任，还是出于国家的法律约束，企业都必须对现有处理工艺进行必要的完善补充，添加深度处理工艺，确保外排水水质达标。

据调研，目前国内焦化废水处理企业的运行管理普遍出现两种情况。其一采用生化处理工艺和混凝-沉淀-过滤的深度处理工艺，但效果普遍不理想，尤其对于氰化物的去除效果十分有限；其二采用生物法叠加高级氧化(芬顿)、多级过滤、膜分离等深度处理技术，其出水水质基本能得到保证，但运行管理复杂，设备投资及构筑物改造等工程投资巨大，甚至超出部分企业在环保治理方面的经济承受能力，因此该技术工艺也很难推广。因此，焦化废水处理行业迫切需要一种技术上可靠、经济上可行、运行管理便捷的技术方案，以期缓解新形势下的焦化废水处理压力。

针对焦化废水的水质特点以及焦化行业的运行管理现状，本研究拟通过耦合混凝、吸附、络合等多种技术，制备新型复合混凝剂，提出一种基于常规水处理工艺及设施设备的“复合药剂强化混凝深度处理技术”，并通过多个应用案例研究其适用性，以期为焦化废水的深度处理提供一种新方法。

1 试验设计

1.1 仪器与试剂

仪器：ZR4-6混凝试验搅拌机，深圳市中润水工业技术发展有限公司。试剂：硫酸亚铁、硫酸铝均为工业级原料；聚丙烯酰胺PAM，相对分子质量>1000万；活性炭，300目，碘值950；凹凸棒石粉，300目；盐酸、氢氧化钠均为分析纯。

1.2 复合混凝剂的制备

取一定量的硫酸亚铁、硫酸铝、活性炭、凹凸棒粉、以及聚丙烯酰胺等原料混合研磨，烘干后过100目筛(150 μm)，即得到强化药剂。

1.3 原水水质

试验用焦化废水取自不同地区焦化厂生化处理系统出水，其水质：pH值8.0～8.5，色度1500倍，COD 150～450 mg/L，呈棕褐色。

1.4 试验方法

采用六联混凝搅拌机进行混凝试验。将1 L水样放入试验杯中，投加一定量药剂后先快速(300 r/min)搅拌5 min，再慢速(100 r/min)搅拌5 min。静置沉淀10 min后，取上清液进行分析。COD采用美国HACH公司的COD快速测定仪测定，色度采用标准目测比色法(GB 11903-1989)测定。

2 结果讨论

考虑到不同地区及企业间焦化废水水质组成差别较大，污染成分复杂多变的特殊情况，分别选择焦化厂的二沉池出水进行实验，以期取得较为一般性的结论。

2.1 长三角地区某焦化企业废水处理结果与分析

如表1所示，长三角地区某焦化厂采用复合药剂强化混凝技术处理生化池出水，原水COD为150 mg/L左右。药剂投加量达到600 ppm时，处理水COD值即可达到炼焦行业新标准的要求，并富有一定的安全容量，对水质及水量的冲击负荷有较好的应对能力；当药剂量达到800 ppm时，处理水氰化物能稳定保持在0.1 mg/L以下，远远低于标准的限值(0.2 mg/L)。显示出良好的处理效果和抗冲击负荷的能力。

表1 长三角地区某焦化厂处理结果

2.2 华北地区典型焦化企业废水处理结果与分析

表2 华北地区某焦化厂处理结果

如表2所示，华北地区某3个焦化废水处理企业采用复合药剂强化混凝深度处理技术。当焦化废水专用混凝剂投加量分别达到800、1000和1200 ppm时，三家企业的出水水质COD均能达到炼焦行业新标准且留有安全余量，去除率达到80%～85%。虽然投加量普遍比长三角地区偏高，但主要原因在于原有工艺生化池的处理效率较低，导致生化池出水污染浓度明显高于长三角地区的企业生化出水，因而需要较高的药剂投加量。

2.3 西北地区典型焦化企业废水处理结果与分析

西北地区某焦化厂生化工艺段二沉池出水，进水COD在4000 mg/L左右，二沉池出水COD在400 mg/L左右，一步法投加药剂时，最大COD去除率在75%左右，且去除率不随药剂投加量加大而提高。考虑该焦化厂的生化池实际运行效果不稳定，悬浮杂质较多，特采用两步沉淀法，即分别使用常规铁盐混凝剂(投加量为500 mg/L)和新型复合混凝剂(投加量为1000 mg/L)进行反应，可先后将COD降至250 mg/L和62 mg/L，COD去除率达到84.50%，并实现达标排放。

2.4 技术特性分析

不同地区典型焦化废水处理厂实验结果表明，新型复合药剂强化深度处理技术可以使处理水的COD稳定在80 mg/L以下，氰化物也稳定在0.1 mg/L以下，可以保证达到《炼焦化学工业污染物排放标准》的排放要求；此外，基于新型复合混凝剂的强化混凝技术残留氯离子较少，有利于减缓废水对系统的腐蚀。在毒理效应方面，处理水的致死率、致畸率均显著低于芬顿工艺等高级氧化法的处理水，平均降低约20%，显示出该技术的环境友好特性。

工艺方面，该技术方案的核心是新型复合混凝剂，集成了混凝、吸附、络合等多种污染物降解作用(图1)，对三级处理中常用的混凝沉淀设施设备具有良好的兼容性，不改变原有主体工艺，不增加新的设备，不增加现场的运行管理难度和工作量，技改后见效快且效果稳定。

图1 焦化废水深度处理技术示意图

3 结论

1)基于新型复合混凝剂的焦化废水深度处理技术抗冲击负荷能力强，出水水质能稳定达标，能适应不同地区焦化企业的生产工况；

2)该技术对原有工艺设备改动小，无基建改造成本，无需添加大型构筑物和复杂设备；

3)技术运行成本较低，操作管理简易，显示出较高的推广应用价值。