隨著我國對(duì)焦化行業(yè)環(huán)保要求的提高，焦化行業(yè)“三廢”的治理逐漸成為制約企業(yè)發(fā)展的重要因素，其中焦化廢水因其產(chǎn)量大、危害大、處理難，成為焦化行業(yè)亟待解決的問題。每噸焦炭生產(chǎn)產(chǎn)生的焦化廢水約為0.3 ~ 0.4t，主要來源有:

(1)焦?fàn)t煤氣冷凝液廢氨回收處理后的剩余氨水。

②焦?fàn)t煤氣中化工產(chǎn)品回收精制過程中的工藝介質(zhì)分離水。

③循環(huán)系統(tǒng)排水、水封和沖洗水。

④廠區(qū)生活污水等。焦化廢水中含有苯酚、氨氮、氰化物、苯、吡啶、吲哚、喹啉等數(shù)十種污染物。它是一種典型的難降解有機(jī)廢水，成分復(fù)雜，污染物濃度高，色度高，毒性大，性質(zhì)非常穩(wěn)定。

目前焦化企業(yè)焦化廢水的處理工藝一般是:物化處理→預(yù)處理→常規(guī)處理→熄焦。其中，物化處理主要是工藝工段的“脫酚蒸氨”，預(yù)處理主要是混凝除油，常規(guī)處理主要是生化處理(A2/O等。)+混凝沉淀，出水用于濕法熄焦，看似實(shí)現(xiàn)了焦化廢水的“零排放”，但實(shí)際上熄焦用廢水的蒸發(fā)對(duì)環(huán)境造成了極大的破壞。隨著干熄焦的推廣，焦化廢水沒有出路，必須回用于企業(yè)。但早期的常規(guī)處理工藝對(duì)氨氮、COD等物質(zhì)的去除能力有限，難以滿足嚴(yán)格的回用水水質(zhì)要求。焦化企業(yè)廢水處理的主要問題概括為:焦化廢水含有大量難降解有機(jī)物，需要采用高級(jí)催化氧化等化學(xué)處理方法，導(dǎo)致廢水處理成本高。經(jīng)過生化處理后，氨氮可以得到有效去除，但COD去除有限，色度過高，增加了后續(xù)深度處理和回用的難度。如何以較低的成本使焦化廢水獲得良好的處理效果，達(dá)到資源化的目的，已成為當(dāng)今業(yè)界的研究課題。

焦粉是焦炭破碎過程中產(chǎn)生的粒徑小于5mm的焦炭。焦粉作為焦化企業(yè)的副產(chǎn)品之一，約占焦炭產(chǎn)品的4%。主要來源于焦化廠篩分工段、環(huán)境除塵站、干熄焦工藝除塵站，可連續(xù)大批量生產(chǎn)。收集的焦粉一般用作配煤和焦?fàn)t，也可用作高分子、電子、建筑等行業(yè)的碳素材料。焦粉經(jīng)高溫煅燒活化后，具有類似活性炭的孔結(jié)構(gòu)，具有自產(chǎn)、無需粉碎、價(jià)廉易得的特點(diǎn)。取代活性炭作為焦化廠廢水處理的吸附材料，正逐漸引起人們的重視，正在研究和應(yīng)用。

1.焦粉的活化與改性

與活性炭相比，焦粉孔隙少，吸附能力差，需要通過改性和活化來增強(qiáng)其吸附能力。蔡榮等人以焦粉和煤焦油為原料，經(jīng)過高溫炭化和活化，制備出中孔和大孔發(fā)達(dá)的焦粉活性炭材料。在活化時(shí)間80min、活化溫度900℃、KOH與廢焦粉質(zhì)量比為4、焦粉粒度小于0.05mm的條件下，制備的焦粉活性炭的亞甲基藍(lán)吸附值遠(yuǎn)高于純炭，產(chǎn)率為35.6%。田和張金勇對(duì)焦粉進(jìn)行高溫活化，然后分別用H2SO4、HNO3和NaOH對(duì)其進(jìn)行改性，結(jié)果表明不同改性劑的改性機(jī)理不同，酸改性能更好地提高焦粉的吸附性能。

對(duì)焦粉進(jìn)行活化改性生產(chǎn)焦粉活性炭代替商品活性炭是實(shí)現(xiàn)焦粉綜合利用處理焦化廠焦化廢水的可行方法，但活化改性過程會(huì)增加水處理成本。

2.焦粉直接用作吸附劑。

國內(nèi)外對(duì)焦粉直接用作吸附劑處理焦化廢水進(jìn)行了大量研究，其中焦粉經(jīng)過生化處理后用于深度處理工藝。焦粉還用于吸附焦化廢水，無需生化處理。研究者對(duì)焦粉的吸附條件做了如下研究，如焦粉用量、焦粉粒徑、吸附時(shí)間、pH值等。

2.1焦粉用量

在焦粉用量對(duì)吸附效果影響的研究中，在其他條件基本相同的情況下(吸附時(shí)間為3h，焦粉粒徑為0.1~2mm)，焦粉用量越大，吸附效果越好。以利亞焦化廢水經(jīng)生化處理后(COD約為275mg/L，色度為1396，pH值為4)為研究對(duì)象，當(dāng)焦粉投加量為100g/L時(shí)，COD去除率和色度去除率分別為70%和75%。徐元浩以二沉池出水(COD約為200mg/L，pH值為4)的生化處理為研究對(duì)象。當(dāng)焦粉投加量為133g/L時(shí)，COD去除率為71%。陳鵬等人研究了生化處理和催化氧化的出水(COD約為60 ~ 80 mg/L，色度為40 ~ 50倍)。當(dāng)焦粉投加量為80g/L時(shí)，COD去除率為37.4%，色度降低到23倍。于柏林等人研究了生化處理的出水(COD約為176mg/L，pH值為7 ~ 9)，用焦粉作濾料，用1噸焦粉(濾料用量為5g/L)過濾200t廢水，COD去除率為60%。

張洪恩等研究了除油蒸氨后的焦化廢水(COD約為3750mg/L，pH值為8)。當(dāng)焦粉投加量為20%，即200g/L時(shí)，吸附時(shí)間為1min，COD去除率為60%。莫合章等以焦化廢水(COD約16000mg/L，色度25000，pH值9.1)為研究對(duì)象。當(dāng)焦粉投加量為200g/L，吸附時(shí)間為6h時(shí)，COD去除率為91.6%，色度去除率為90%。

2.2焦粉的粒度

在焦粉用量對(duì)吸附效果影響的研究中，在其他條件基本相同的情況下，李亞、、余斌、的研究表明粒徑為0.1 ~ 0.2 mm的焦粉吸附效果較好，徐元浩的研究表明粒徑為2.2mm的焦粉吸附效果較好。隨著焦粉粒徑的增大，其比表面積和孔隙率明顯減小，有效吸附容量降低，因此焦粉粒徑越小，吸附容量越好。

2.3吸附時(shí)間

李亞、徐元浩和于柏林的研究表明，在攪拌均勻的條件下，3h是吸附的最佳時(shí)間。吸附時(shí)間過短，由于受焦粉吸附速率的影響，廢水中的有機(jī)物不能完全吸附在焦粉表面，吸附后出水和色度不達(dá)標(biāo)。如果吸附時(shí)間過長，單位質(zhì)量焦粉的水力負(fù)荷會(huì)降低，焦粉用量也會(huì)相應(yīng)增加。

2.4 pH值

李亞、徐元浩和陳鵬的研究表明，當(dāng)pH值為2 ~ 4時(shí)，焦粉對(duì)COD的去除率較高。廢水的酸性更有利于焦粉的吸附，這也與上述焦粉的酸性改性增強(qiáng)吸附能力相一致。張洪恩研究表明，廢水的pH值對(duì)焦粉吸附去除COD和揮發(fā)酚的影響不大。

3.存在的問題

3.1劑量

每項(xiàng)研究中，使焦化廢水COD去除率達(dá)到40% ~ 75%的焦粉用量為80g/L ~ 200g/L(吸附時(shí)間約為3小時(shí))。但在實(shí)際工程中，每噸焦炭產(chǎn)生的廢水量為0.3~0.4t，每噸焦炭產(chǎn)生的焦粉量約為4%，可用于焦化廢水處理的焦粉量約為1% ~ 2%。另外，隨著煉焦生產(chǎn)的間歇周轉(zhuǎn)，僅使用自產(chǎn)焦粉時(shí)，添加量超過80g/L是不合理的。

3.2加藥模式

有研究者在發(fā)明專利中設(shè)計(jì)了焦粉的添加方式和工業(yè)化生產(chǎn)方式。劉閑用焦粉代替活性炭裝在吸附塔中吸附3 ~ 4小時(shí)。一旦吸附飽和，過濾設(shè)備中焦粉的更換就無法機(jī)械化，完全是間歇式添加和出料，勞動(dòng)消耗和強(qiáng)度都很大。而且設(shè)計(jì)沒有考慮過濾速度的問題。如果采用推薦的方法，吸附塔數(shù)量極大，實(shí)際布置操作困難。于柏林和采用添加裝置將焦粉加入反應(yīng)器(池)進(jìn)行吸附的方法也值得商榷，因?yàn)榻狗蹃碜猿龎m站，粒徑極小。如果不直接采取防塵措施，可能造成粉塵的二次污染，焦粉密度小于水，難以與焦化廢水混合。

4.結(jié)論與展望

綜上所述，焦粉對(duì)焦化廢水中的污染物有很強(qiáng)的吸附能力，但焦粉的用量和方法存在一些問題。后續(xù)研究應(yīng)進(jìn)一步分析焦粉的理化性質(zhì)，篩選吸附能力強(qiáng)的焦粉，并對(duì)焦化廢水進(jìn)行分類處理，合理利用焦化企業(yè)生產(chǎn)的焦粉。此外，焦粉添加工藝應(yīng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、易于操作、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，這對(duì)工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

國內(nèi)用焦粉處理焦化廢水的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)很少，技術(shù)還不成熟，運(yùn)行參數(shù)需要優(yōu)化和論證。但不可否認(rèn)的是，焦粉有很大的使用價(jià)值，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化，突破焦化企業(yè)的環(huán)保難題，還需要做更多的研究。(來源:Xi安華江環(huán)?？萍加邢薰窘鸢卜止?

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