焦化废水是一种典型的难处理工业废水，即使经过传统的生化工艺处理后，仍然存有大量的有毒有害成分，难以实现污水的达标排放和回收利用。随着国家环保政策的日趋严格，焦化废水的深度处理已经成为水处理技术领域研究的热点和难点。高级氧化工艺的应用较为广泛，其中包括芬顿氧化、臭氧氧化等技术，虽然对焦化废水中大分子有机物具有开环、断链的处理效果，但是普遍存在前期投资和运行成本高、工业化应用操作复杂且不易管理、后续仍需要生化再处理等不足之处。
相对于化学氧化技术而言，过滤和吸附等物理工艺具有显著的经济性和稳定性，但是在焦化废水的深度处理中试研究和工业化应用鲜有报道。本工作采用絮凝沉淀/活性炭吸附，低压膜过滤集成工艺深度处理焦化废水，考察各工艺段的处理效果，以期为工业化应用奠定基础。
1实验部分
1.1试验用水:某钢铁联合企业化工厂的焦化废水处理能力为4800m3/d，试验用废水来源于A加工艺稳定运行期间的排水，具体水质如表1所示。为了确保焦化废水安全排放或回收利用，深度处理效果要到达《辽宁省地方排放标准))(DB21/1627—2008)的要求。
1.2分析方法:由于焦化废水中含有一些不能被重铬酸钾氧化的有机物，以及能够被重铬酸钾氧化的氯离子等无机物，严重影响消解法测定COD的结果，故选用TOC作为定量指标。TOC的分析采用德国元素公司的LiquiTOCII总有机碳分析仪，其它指标按文献晰述方法测定。
1.3工艺路线:中试试验装置的处理能力为1.5m3/h，安放在现场二沉池出水附近。工艺路线为，A2/O生化系统处理后的二沉池出水经过加药后进入絮凝沉淀反应器，上清液进入活性炭吸附罐，出水经过加压后进入4级串联的低压膜过滤罐，最终得到深度处理后的废水，如图1所示。
鉴于较大规模的中试研究不适于工艺参数的调整优化，此试验的参数设定是基于早先的实验室小试研究的成果。
2结果与讨论
2.1絮凝沉淀工艺:虽然试验用水来源于现场生化系统处理后的二沉池出水，但是由于焦化废水毒害性较大、水质波动剧烈，使得污泥中的微生物分泌胞外聚合物较多、种群结构松散，从而导致二沉池出水色度大、悬浮物多，甚至出现跑泥的现象。为了减轻后续吸附和过滤工艺的负荷，需要对废水再次进行有针对性的絮凝沉淀。
研究表明二沉池出水所含的悬浮物以不溶性有机物和胶体为主，往往带有一定量的同性电荷，相互排斥且难以自动聚集成大颗粒。因此试验药剂采用自主自行研制的XAC高效絮凝药剂，属于长链的高分子聚合物。特点是在水中可形成带电荷的长链多功能基团，具有压缩胶体双电层作用，使基团凝聚成较大颗粒絮状矾花，并快速沉降易于分离。絮凝剂和聚丙烯酰胺的投加量分别为2709/T和0.4g/t，絮凝时间为2min，沉淀时间为45min，处理效果如图2所示。
试验结果表明，XAC絮凝剂对废水中的TOC具有明显的去除效果，虽然进水TOC浓度波动范围较大，但是沉淀后出水浓度在15—20mg/L，去除率为20%-40%。由于生化出水的pH为7.0左右，满足XAC絮凝剂的工作要求，无需额外的增加调节pH的设施，便于工业化的应用。同时该药剂对废水的色度同样具有良好的去除效果，去除率达到50%以上。
2.2活性炭吸附工艺:活性炭吸附工艺凭借自身的投资节省、操作简单和效果显著等优势，在工业化废水处理中具有广泛的应用，特别是对有机物具有非选择性的吸附作用。由于存在物料流失和吸附饱和等不足之处，试验装置配备了自动反洗和蒸汽再生系统。基于实验室小试的研究结果，中试试验采用的是广东鸿生10#颗粒木质炭，吸附停留时间为1.5h，处理结果如图3所示。
从图中可以得出，活性炭吸附工艺出水TOC稳定在12—14mg/L，去除效率保持在12%一32%之间，出水色度达到50倍以下，处理效果明显。由于从AJO系统的出水到进入活性炭吸附，经过了二级絮凝沉淀，因此有效的降低了活性炭负荷，在此试验期间并没有运行反洗和蒸汽再生程序。并且由于试验操作规范，没有发生物料流失的现象。
2.3低压膜过滤工艺:活性碳纤维是碳纤维技术和活性炭技术相结合发展起来的新技术，具有过滤和吸附的双重作用，国内外关于采用此工艺深度处理含有机物的废水的报道逐渐增加。本文的低压膜元件由高活性碳纤维制成，装填在圆柱形过滤罐中，采用四级串联运行方式，每一级可以单独的进行反冲洗。主要工艺参数为，工作压力为0.15—0.3MPa，孔隙率为85%，过水流量为3.5—4.5m3/(h˙m2)。低压膜过滤工艺出水TOC及其去除率如图4所示，
排水TOC稳定在9—12mg/L，去除效率范围保持在5%一30%之间。结果表明，低压膜元件所具备的过滤和吸附双重功能，能够有效的降低焦化废水中残余的难处理有机物;四级串联的运行方式使得当其中的一级反洗时，其它三级正常工作，不影响处理效果。除此之外，出水色度小于30倍，SDI小于4，为后续的反渗透脱盐等工艺的应用提供了条件。
2.4深度处理效果:综上所述，由絮凝沉淀/活性炭吸附/低压膜过滤构成的物理处理集成工艺，在进水TOC浓度波动范围较大时能够保证良好的处理效果。絮凝沉淀工艺出水TOC稳定在15—20mg/L，去除率为20%一40%;活性炭吸附工艺的出水TOC稳定在12—14mg/L，去除率为12%一32%;而低压膜的出水TOC稳定在9—12mg/L，去除率为5%一30%，实现达标排放的同时，为后续的脱盐提供了条件。
3 结论
1)采用絮凝沉淀/活性炭吸附，低压膜过滤物理处理集成工艺处理焦化废水的生化尾水，具有良好的处理效果，TOC总体去除效率在60%左右，实现有机污染物的达标排放。
2)集成工艺中的絮凝沉淀工艺出水TOC稳定在15—20mg/L，去除率为20%一40%;活性炭吸附工艺的出水TOC稳定在12—14mg/L，去除率为12%一32%;而低压膜的出水TOC稳定在9—12mg/L，去除率为5%一30%。
3)集成工艺出水色度小于30倍，SDI小于4，为后续的反渗透脱盐等工艺的应用提供了条件。
延伸阅读：
原标题：絮凝／活性炭／低压膜工艺深度处理焦化废水中试研究
