煤化工中焦化废水的污染

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1、煤化工中焦化废水的污染、控制原理与技术应用韦朝海(华南理工大学环境科学与工程学院，工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室，污染控制与生态修复广东省普通高等学校重点实验室，广州，510006)摘要煤化工废水成分复杂，毒性大，以焦化废水最具代表性，研究废水中典型污染物的控制原理很有必要．从煤制气、煤制焦、煤制油及煤制甲醇4个方面介绍了煤化工过程在源与经济方面上的地位与特点，分析了煤化工过程水污染特征与水污染控制的共性问题，对水质结构的描述及其变化过程的理解是水处理工艺选择的科学基础．固相微萃取(SPME)GC

2、-MS结合的分析手段能够快速、准确地获得废水水质的化学结构特征及浓度水平的信息，基于元素分析可以获知典型污染物的转化与归趋;结合废水组成反应、降解与转移的定量考察，可以深入了解废水的生成机制及其处理过程的变化;根据污染物特征选择有效的化学原理如吸附与催化氧化的结合，根据惰性污染物的存在选择生物电化学催化分解，基于协同降解或共基质降解，培养功能微生物，构建基因工程菌，开发功能微生物的应用技术．上述可归纳为根据不同污染物的性质提出相适应的去除原理，系统考虑废水的成分特征、化学转化、生物转化以及相互协调优化，追求更高

3、平上实现污染物转化与降解的技术目标．最后，根据煤化工焦化废水处理目前暴露的缺陷，提出了未来需要加强研究的若干关键问题．关键词煤化工废水，典型污染物，生成机制，控制原理，技术应用．1煤化工过程我国煤贮量占世界总贮量的36%，占我国能源总量的70%以上，目前我国煤化工行业约国民经济总量的16%．因此，在我国，煤化工是燃料化工的主导．煤化工主要包括煤制气、煤制油、煤制焦以及煤制醇醚和煤制烯烃等新型方向．(1)煤制气:以煤为原料加工制得的含有可燃组分气体的过程．煤气化得到的是水煤气、半水煤气、空气煤气，这些煤气的发热值

4、较低，故又统称为低热值煤气;煤干馏法中焦化得到的气体称为焦炉煤气，属于中热值煤气，可供城市作民用燃料;煤气中的CO和H2是重要的化工原料，可用于合成氨、合成甲醇等．预计到2015年，我国将形成每年200亿立方米的煤制天然气产能，将占天然气消量的10%左右，煤制合成天然气(SNG)正在成为我国煤化工的新热点．煤气化废水的来源以剩余氨水为主，同时含有产品加工过程中产生的酚水、粗苯冷却水、低温甲醇废水以及地坪冲洗水等．煤气化废水是含芳香族化合物和杂环化合物的典型废水，含有的主要有机物有苯酚、喹啉、苯类、吡啶、吲哚、萘

5、、苯并［a］芘、二噁英等，相当多污染物表现为POPs的特征，属于有毒难降解有机物(2)煤制焦:指烟煤在隔绝空气的条件下加热到950℃—1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭．焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用．焦炭属于二次能源，是重要的固体燃料，钢铁工业重要的基础原材料．我国一直是世界焦炭第一生产大国、消费大国和出口大国．由焦化所得煤焦油中制取的萘、蒽等稠环化合物是有机化工的重要原料．当前，世界上从煤焦油中分离出来

6、的化工产品约有200余种，主要用于制防腐剂、塑料助剂、染料、溶剂、香料及橡胶助剂等．2005年，我国炼焦生产过程中外排COD总量约12．5万吨，占全国工业废水COD排放总量的2．5%左右;氨氮排放量约1．9万吨，占全国工业废水氨氮排放总量的4．6%左右;外排石油类污染物约2065．5吨，占全国工业石油类污染物排放总量的8．5%10期韦朝海:煤化工中焦化废水的污染、控制原理与技术应用14673焦化废水的生成机制与处理过程变化3．1废水水质特征与分析焦化废水污染成分复杂，污染物浓度变化范围大．以常规的污染物性质和污

7、染物成分进行分类不能全面地反映水质结构特征，也不能为处理工艺的选择提供科学依据．废水中酚类及氨氮含量高，经过适当的预处理后可以通过生物法降解，而作为典型污染物的二噁英、多环芳烃、卤代烃等污染物虽然含量低，但其毒性极大、存在生态的巨大风险，且在废水处理过程中对微生物的生长表现出抑制作用．围绕上［10］通过研究高浓度工业废水中微生物的好氧呼吸速率和难降解污染物在废水处理单元中的分布，综合分析了废水的可生化性．BOD/COD值一定程度上反映了废水的生物可降解性，但由于受菌种种类、环境因素的控制及有毒物质含量等因素的影

8、响，这个指标缺乏全面性．现有的废水采样技术属于瞬时采样方法，无疑会造成非检测时段污染物信息的遗漏，显然不适合污染物浓度波动大的对象．如进行全时段的连续累积多次采样，则工作量大，效率低，可行性差．固相微萃取(SPME)是1990年由加拿大Waterloo大学Pawliszyn教授［11］工作小组提出的一种采样和样品制备方法．SPME集采样、萃取、浓缩、进样于一体，是一种简单方便、省时省力