2025年焦化行业技术分析：焦化废水处理技术成为行业关注焦点

 

  一、焦化废水的成因与成分构成

  1.1 成因溯源

  《 中国焦化行业市场前景预测与投资战略规划报告2025-2031年》指出，焦化废水的产生与焦化生产的多个环节紧密相关。在煤炭高温干馏过程中，煤中的水分和有机物质在高温作用下分解转化，产生大量含酚、含氨等污染物的废水。煤气净化时，水洗、吸收等工艺用于去除煤气杂质和有害气体，这一过程同样会生成大量废水。此外，在焦油加工、粗苯精制等化工产品精制环节，也会产生含有多种有机污染物的废水。若这些废水未经有效处理直接排放，将对周边生态环境造成严重破坏。

 

  1.2 成分解析

  1.2.1 有机污染物特性

  酚类化合物是焦化废水中主要的有机污染物，涵盖苯酚、甲酚、二甲酚以及多环芳烃(PAHs)等。其中，PAHs 具有致癌、致畸和致突变性，在环境中难以降解，会在土壤和水体中不断积累，对生态系统构成长期威胁。同时，废水中还含有吡啶、喹啉等杂环化合物，尽管含量相对较低，但毒性高且生物难降解，增加了废水处理的难度。

 

  1.2.2 无机污染物危害

  焦化废水的无机污染物包括氨氮、氰化物、硫化物、氟化物及重金属等。氨氮是主要无机污染物之一，浓度通常在 1000 - 3000mg/L，高浓度氨氮排入水体后会引发富营养化，导致藻类过度繁殖，消耗水中溶解氧，恶化水质，影响水生生物生存。氰化物含量一般在 10 - 50mg/L，具有剧毒性，少量即可对人体和生物造成严重危害，抑制细胞呼吸酶活性，致使生物窒息死亡。

 

  二、焦化废水带来的严重危害

  2.1 水体污染危机

  当焦化废水未经达标处理排入地表水体，高浓度的有机污染物和氨氮会大量消耗水中溶解氧。研究表明，每降解 1mg 有机物约需消耗 1.5 - 3mg 溶解氧。溶解氧过低会导致鱼类等水生生物缺氧死亡，破坏水生生态系统平衡。例如，某河流附近焦化厂废水排放不达标，使部分河段溶解氧降至 2mg/L 以下，水生生物种类锐减，鱼类几乎绝迹。此外，酚类、氰化物等有毒物质会直接毒害水生生物，影响其生长、繁殖和生存，长期污染还会降低水体自净能力，使水质恶化，甚至发黑发臭，丧失使用功能。

 

  2.2 土壤污染困境

  若焦化废水用于灌溉或通过渗漏进入土壤，其中的污染物会在土壤中积累。有机污染物会改变土壤理化性质，影响土壤微生物群落结构和活性，降低土壤肥力。如多环芳烃会吸附在土壤颗粒表面，阻碍养分传递和微生物对养分的吸收。重金属离子则与土壤中的有机质和矿物质发生化学反应，导致土壤板结，影响通气性和透水性。研究发现，长期受焦化废水污染的土壤中，微生物数量减少 30% - 50%，土壤容重增加，孔隙度减小，农作物生长受到严重抑制，产量大幅下降。

 

  2.3 人体健康威胁

  焦化废水污染水体和土壤后，污染物会通过食物链进入人体。水中污染物被水生生物吸收，人类食用受污染水产品后，污染物在体内积累。尤其是多环芳烃类致癌物质进入人体后难以排出，长期积累会引发癌症。研究表明，长期食用受焦化废水污染水域的鱼类，人体患胃癌、肝癌等癌症的几率比正常人群高出 2 - 3 倍。此外，氨氮在水体中经微生物作用转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐作为强致癌物质，对人体健康构成严重威胁。

 

  三、焦化废水深度处理工艺详解

  3.1 混凝沉淀法的净化作用

  混凝沉淀法是通过向废水中投加混凝剂，使胶体颗粒和细微悬浮物脱稳聚集，形成较大颗粒后通过重力沉淀分离。常用的聚合氯化铝(PAC)在水中水解生成羟基铝离子，具有吸附架桥和电中和能力，能使污染物颗粒凝聚成絮体，生成的氢氧化铝胶体可吸附污染物颗粒形成沉淀。实验数据显示，经该方法处理后，焦化水出水中 COD 浓度可降至 40 - 65mg/L，F - 浓度降至 3.0 - 5.5mg/L，色度降低 50 - 100 倍，总 CN - 含量降至 0.3 - 0.5mg/L，COD 去除率约 71%、F - 去除率约 86%、色度去除率约 96%、总 CN - 去除率约 86%。该方法能有效去除部分悬浮物和胶体状有机物，降低色度和部分污染物浓度，但对溶解性有机物和氨氮去除效果有限，常需与其他工艺联合使用。

 

  3.2 吸附法的净化原理与局限

  吸附法利用多孔性吸附剂吸附焦化废水中的溶质实现净化，吸附作用包括物理吸附和化学吸附。以活性炭为例，其比表面积可达 500 - 1500m²/g，能通过物理和化学吸附去除有机物、重金属离子等污染物。使用煤质炭 Ⅰ、果壳炭处理焦化厂生化出水，可使水样中 COD 浓度降至 100mg/L 以下。然而，活性炭吸附法成本较高，如使用煤质炭 Ⅰ 处理成本为 1.2 元 /m³，且受吸附容量限制，需定期更换吸附剂，增加了工作量和处理成本。

 

  3.3 高级氧化技术的多样应用

  3.3.1 Fenton 氧化法的氧化效能

  Fenton 试剂法以过氧化氢为氧化剂、亚铁盐为催化剂，在酸性条件(pH 为 2 - 4)下反应生成羟基自由基(･OH)，其氧化还原电位达 2.80V，能有效氧化焦化废水中的有机物，将其降解为小分子甚至矿化为二氧化碳和水。在焦化废水中加入 Fenton 试剂处理后，水样 COD 可从 223.9mg/L 降至 43.2mg/L 。该方法对有机物去除率高，可提高废水可生化性，但反应条件苛刻，会产生大量铁泥，后续处理困难，且药剂投加量大，成本较高。

 

  3.3.2 臭氧氧化法的高效处理

  臭氧作为强氧化剂，氧化还原电位为 2.07V，能直接与有机物反应破坏化学键，也可分解产生羟基自由基间接氧化有机物。某项目采用 O₃、H₂O₂/O₃、UV/O₃对焦化废水深度处理，在处理温度 25℃、pH 值 8.15、接触时长 40min 条件下，COD 去除率为 48.15%，UV₂₅₄的去除率为 74.38%，COD 浓度减小至 67mg/L。臭氧氧化法氧化能力强、反应速度快、无二次污染，但耗电量大、投资成本高，应用受到一定限制。

 

  3.3.3 催化湿式氧化法的深度净化

  催化湿式氧化法在高温(125 - 320℃)、高压(0.5 - 10MPa)条件下，以氧气或空气为氧化剂，借助催化剂将有机物分解为无机物。常用催化剂包括贵金属和非贵金属氧化物。某研究采用该方法处理焦化废水，催化剂按 1g/L 投放，反应温度 250℃，时长 2h，压力 5MPa，最终水样 COD 去除率可达 90% 以上，氨氮去除率达 85% 以上 。该方法能高效处理高浓度难降解有机废水，但对设备要求高，投资大，存在催化剂失活问题。

 

  3.4 反渗透技术的分离特性

  反渗透技术是利用压力推动的膜分离技术，通过水泵给焦化废水施压，使废水突破渗透压和膜阻力，反渗透膜孔径在 0.1 - 1nm 之间，可截留各种离子、有机物和微生物等污染物。采用 MBR + RO 工艺处理焦化废水，处理后水样 COD 浓度 < 10mg/L，脱盐率高达 92% 以上 。该技术能有效去除溶解性盐类和小分子有机物，产水水质优良，但仅是浓缩污染物，未有效分解，且反渗透膜易受进水水质影响被污染，需频繁清洗维护，增加运行成本和管理难度，在工业废水处理中需谨慎使用。

 

  总结

  焦化废水因复杂的成因和成分，对环境和人体健康造成严重危害。2025 年，焦化行业面临着提升废水处理技术的重要任务。目前的多种深度处理工艺各有利弊，混凝沉淀法、吸附法、高级氧化技术和反渗透技术在处理焦化废水时，在去除污染物种类、效果、成本和操作条件等方面存在差异。单一处理工艺难以满足焦化废水达标排放和资源化利用的要求，因此在实际应用中，需根据焦化废水的具体水质特点和处理要求，选择合适的组合处理工艺，实现优势互补。同时，应不断加强对处理工艺的优化和创新，研发高效、低成本、环境友好的处理技术和设备，为焦化行业的可持续发展提供有力技术支持，从而有效减少焦化废水对环境的污染，保护生态环境和人类健康。