1兰炭高浓度污水的概况
1.1兰炭高浓度污水的来源
煤炭在600℃～700℃干镏时生成的荒煤气，荒煤气中的挥发分（氨，硫化物，氰化物）、焦油、水分、灰尘、酚类、吲哚、喹啉、吡啶等物质在烟道口被洗涤过程中就进入到洗涤液中，形成了成分复杂循环氨水，其中一部分经过初步的除油、蒸氨、脱酚后就形成了兰炭污水，因其CODCr、酚、油、氨氮含量高，所以叫兰炭高浓度污水。
1.2兰炭高浓度污水的难点
污水的水量以及和CODCr、酚、油、氨氮、总氮等指标波动大；废水中毒性物质多；废水中难降解物质多，出水水质差；生物泡沫多；废水色度深。
1.3兰炭高浓度污水设计要求
1.3.1兰炭污水设计进水水质标准，见表1
1.3.2兰炭高浓度污水设计出水水质标准
按照梯级处理、分质回用的原则。生化污水经深度处理，再经超滤、纳滤、反渗透处理后，满足《炼油化工企业污水回用管理导则》中初级再生水水质指标，用于全厂的循环水、除盐水补水。纳滤的浓液进行催化氧化降低有机物浓度后，可以满足《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-2012）熄焦用水。反渗透浓水、除盐水系统排污和循环水厂排污水进入含盐处理系统。
2兰炭高浓度污水处理流程的技术比选和原理依据
2.1兰炭高浓度污水处理工艺流程
兰炭污水来源共有4类：高浓度污水、含油污水、生产生活污水和其他装置污水。污水的处理工艺设计在“分类收集、分质处理”基础上，采用“预处理→一次氧化处理→一次生化处理→二次氧化处理→二次生化处理→深度处理→中水回用处理→高盐水处理系统”工艺流程，进行污水综合处理工艺，见下图。
2.2高浓度污水预处理系统
2.2.1除油预处理
重力法对乳化油和溶解油的处理效果达不到水质要求。混凝沉淀法需加大量的絮凝剂和助凝剂，反而增加了悬浮物的含量。吸附法吸附能力有限，选择性差，极易饱和且再生困难，经济性差。气浮过程中空气会把酚类氧化为生化性更差的醌类物质，导致出水色度加深，浮选时油性致泡物质还会产生大量泡沫。破乳除油法在低pH值下通过改变乳液的界面性质和化学性质而实现很好的破乳，将酚类的油性物质起到破环、断链的作用，对油性物质的去除率可达80%。经过比选，强化破乳除油法是本项目高浓度污水的首选。
2.2.2一级氧化处理（高效催化氧化）
为降低特征污染物对生化系统的毒害作用，更好地提高可生化性，同时对废水中的特征污染物进行有效的去除，更好地发挥生化处理低成本的优势。近年来，高级氧化技术成为攻克化工废水中溶解态难降解有机毒物的研究热点，见表2。
（1）湿式氧化技术需要高温125℃～320℃和高压
0.5～20MPa，具有运行条件苛刻，操作安全性差，设备投资大、运行成本高等缺点，难以进行实际应用。
（2）Fenton试剂（由H2O2与催化剂Fe2+所构成的催化氧化体系）氧化法在实际应用时存在两个主要的缺点：①选择性差，在复杂废水中对目标污染物的去除效果不显著。②Fe2+和H2O2的投加浓度较高、利用率较低，从而导致处理成本较高。
（3）光催化、电催化实际应用中常受废水色度、浊度、含盐量、能耗等限制，处理效率低，且放大困难、运行成本高。
（4）催化氧化技术具有以下显著优势：优先氧化含有不饱和键的污染物，实现了对有机毒物和难降解的选择性氧化，可有效提高废水的可生化水平，显著改善生化阶段的泡沫现象。具有产生污泥固废少，二次污染少，操作环境好，药剂投加种类少，反应效率
高，残留量少等优点。对生化处理无害，有利于实现中水回用。所以，选用催化氧化技术作为高浓度污水的一级生化处理的关键技术模块。
2.3一次生化处理系统
（1）一次生化处理系统包括含油污水及高浓度污水预处理系统出水。含油污水的生化处理采用一级
A/O工艺即可达到较好的处理效果。
（2）高浓度污水针对兰炭高浓度污水中总氮、难降解有机物含量较高的特点，优先选择两级A/O工艺作为短程硝化法，针对去除CODCr、氨氮、总氮为主的工艺，一级A/O处理是为了去除氨氮和部分CODCr，二级A/O处理工艺是为去除总氮和部分COD［3］。
（3）两级A/O主要工艺特点：①硝化菌和反硝化菌可得到优势生长，强化了脱氮效果，一般氨氮去除率可达99%，总氮的脱出率可达90%。②生物池内平均污泥浓度高，抗冲击负荷能力强。
2.4二次氧化处理系统
经过一次生化后，污水中易于生化的物质已被微生物所分解，而污水中仍残留一些难降解的有机物，满足不了深度处理单元的进水质指标。传统处理工艺是将一级生化出水导入曝气生物滤池（BAF）进一步深度处理，或进行混凝沉淀处理。这些设计中均严重忽略了几个重要问题：生物代谢产物和难降解物质由于BOD5很低，既使延长停留时间也难以得到有效去除效果；混凝沉淀对于溶解性的有机物去除效果差；混凝沉淀池内投加的无机絮凝剂会产生大量污泥；残留的絮凝剂会使后续膜系统产生严重堵塞问题［2］。采用臭氧氧化技术再次提高生化尾水的可生化性。所以该系统主要由多介质过滤单元和二次氧化单元构成，以代替生物滤池技术。
2.4.1多介质过滤单元
用来去除生化尾水中的悬浮物及不溶性的有机物，为二次氧化处理提供必要条件。
2.4.2二次氧化单元
在臭氧氧化过程中，一次生化后剩余的难降解的大分子有机物被分解为甲酸、乙酸等小分子有机物，小分子有机物进一步完全矿化为CO2和H2O，从而提高二次生化处理的提高可生物降解性。
2.5二次生化处理系统
（1）二次氧化后的CODCr、氨氮、总氮的量已经很低。且在一次生化后大量BOD5已被生物代谢殆尽，所以需引进含油污水合并处理，进一步提高一次生化后污水的有机负荷，及时补充营养，通过A/O（缺氧/好氧）—MBR对水中的CODCr、总氮去除效果好，综合运行成本较低，出水的CODCr可满足深度处理的要求。
（2）膜生物反应器（MBR）在废水资源化及中水回用方面应用广泛。它综合了膜分离技术与生物处理技术的优点：固液分离率高；系统微生物浓度高，装置处理容积负荷高；污泥停留时间长；污泥产量少；出水水质好；耐冲击负荷；系统结构简单，运行灵活稳定；不存在二沉池污泥脱氮和污泥腐败现象；占地面积小，节省投资。
2.6深度处理系统
经过二次生化后CODCr指标可直接进入中水回用单元。活性炭作为水质波动时的应急保障措施，确保中水回用流程稳定运行。
2.7中水回用处理系统
中水回用处理在传统“超滤+反渗透”的双膜处理工艺基础上，增加纳滤技术，形成“超滤+纳滤+反渗透”三膜法中水回用处理工艺。经深度处理出水与锅炉
定连排水混合，依次经过超滤、纳滤处理后，大量对于反渗透污堵尺寸的有机物被脱除，可以有效地防止反渗透污堵问题，同时也可以防止这些有机物进入锅炉水中造成结垢。纳滤的浓液进行催化氧化后，经过活性炭吸附处理，可以满足《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-2012），可用于洗煤、冲渣。中水回用中的反渗透浓水与循环水系统、除盐水系统排污水预处理后进行混合，经高压反渗透进一步浓缩，产水用作循环冷却水，浓水至浓盐水处理单元进一步处理。
兰炭高浓度污水的中水回用工艺流程在技术比选和研究性实验具有很高的吻合度，说明每个模块的设计都是科学合理的。兰炭高浓度污水不稀释的设计路线是完全可行，能够实现中水回用和近零排放的设计目标。这个工艺方案不仅适用于处理煤焦化高浓度污水，也适用于处理煤液化高浓度污水，同样适用于处理难降解，高毒属性的工业污水。