焦化废水是煤在高温干硫、煤气净化以及副产品回收和精制过程中产生的一类典型工业废水，其除含有大量氮化物、氰化物、硫氰化物、氟化物等无机污染物外，还有高浓度的酚类、吡啶、喹啉、多环芳烃等有机污染物，是一种典型的高浓度、高污染、有毒、难降解的工业废水。2009年我国焦化废水排放总量为20690万t，占全国废水总排放量0.99%，CODcr排放量占全国工业总排放量1.26%，氨氮排放量占全国工业总排放量3.25%。而我国目前污水处理能力只占20%，70%～80%的污水被直接排放，这远远超过了目前的环境容量。污水处理方法主要有以下几种：
1)物理法：主要有蒸汽吹脱、溶剂萃取、吸附、离子交换等;
2)物理化学法：主要有超声波、电解氧化法等;
3)化学氧化法：主要有臭氧氧化法等;
4)生物化学法：主要有活性污泥、生物滤池、生物转盘氧化塘等。
目前，传统污水处理方法存在投资大、运行成本高、反应时间长、占地面积大及能耗高等问题。
河钢集团宣钢焦化厂焦化废水量为80t/h，经硝化—反硝化(A/O)及后续混凝沉淀，处理后的水用于炼焦湿熄焦及炼铁冲渣。由于混凝沉淀处理方法对抗系统波动能力较差，在生化进水指标发生较大波动时，出水指标CODcr和氨氮含量超出排放浓度限值。考虑到日愈严峻的环保要求和企业的可持续发展，河钢集团宣钢焦化厂对目前的焦化废水处理技术进行研究，并结合实际生产情况，将低温超导磁分离技术首次应用到处理焦化废水领域，取得了非常好的效果。
1、低温超导磁分离焦化废水处理技术
1.1 低温超导磁分离技术原理
随着环保要求的提高，开展新型、高效、低成本污水处理技术越来越重要和迫切，对于环境和生态保护具有重要意义。强磁场超导磁分离污水净化技术是近几年国外刚开始研究的新技术，在国内也引起了关注，但尚未得到充分发展，它被认为是继超导磁体在医用核磁谱仪、矿物磁性杂质分离领域应用后，又一有希望工业应用的新技术。
传统磁分离的磁体为普通电磁体或永磁体，电磁体所提供的磁场通常在1T左右，耗电量大;永久磁体体积大，目前最大仅能做到0.5T，磁分离效果不明显。随着超导技术的发展，采用超导材料绕制的超导磁体可获得4～10T的磁场。由于超导体在临界温度以下无电阻，因此，运行时耗电极低;而且能在较大的空间范围内提供强磁场及高梯度磁场，可显著提高磁分离系统处理效率。其造价低，日处理量达万吨级超导磁分离污水处理系统的总投资远小于同量级化学或生物法污水处理厂投资，这将使得超导磁分离技术的应用领域大大拓宽。
我国在超导磁分离污水处理方面的研究工作主要集中于尝试采用超导磁分离技术分离净化钢厂中废水中磁性金属杂质颗粒。这些研究还是局限在分离污水中的磁性杂质，而由于多数污水中的有毒有害物质大多为酸、碱、有机物等，它们本身没有磁性，用磁分离无法有效分离，为了使磁分离法可以分离无磁性的有害物质，将Fe3O4表面进行有机功能化处理，研制出具有磁性又有絮凝效果的所谓“磁种”颗粒材料。利用磁种表面上的活性基团吸附污水中污染物。然后通过超导磁体产生的强磁场实现超导磁分离净化污水的目的。因此，宣钢焦化厂采用的整个超导磁分离处理污水系统，可分为两个关键部分：气氦冷却的超导磁分离装置和磁种。
1.2 低温超导磁分离水处理工艺
低温超导磁分离处理污水系统，由氦气制冷机系统、超导磁分离装置、絮凝剂和磁种添加装置、磁种回收装置，污泥回收，清洗装置、超导电源、控制系统及辅助系统等几个部分组成(图1)。首先，将经过表面处理的带电极性的铁磁性颗粒与污水中的污染物结合，并在絮凝剂的作用下体积增大，污水中有机物和无机盐等有害成分与磁性颗粒极性链接，形成磁性粒子为核的浆团。大颗粒团在预沉池中沉淀，其余废液通过超导磁铁，在强磁场的作用下，废液中的浆团吸附到多重重金属筛网上，通过筛网的连续更换冲洗使污水达到净化，图2为低温超导磁分离系统。图3为超导磁分离设备。
2、运行效果
河钢集团宣钢焦化厂在原有的A/O生化工艺后增加低温超导磁分离系统，工艺流程简单(图4)，相比于其他水处理技术，它的优点如下：
(1)超导磁分离技术处理效率高、处理废水速度快、处理能力范围广，日处理量可从几百吨到上万吨，且不受自然温度的影响，对其他分离方法难以除去的极细悬浮物及低浓度的污水具有很强的分离能力;
(2)设备体积小、结构简单、维护容易、费用低、占地少，可靠性高，并可做成车载撬装移动式，布局灵活;
(3)利用高梯度强磁场分离法可去除一些难降解的有机物等;
(4)工艺流程短，处理时间快，投资少，运行费用低，处理效果显著。
经过A/O处理后的废水在通过低温超导系统后，CODcr和氨氮值去除效果显著，如表1所示。从表中可以看出，超导磁分离对A/O处理后的废水CODcr去除率可达到88%，平均去除率82%;对氨氮的去除率可达到98%，平均去除率94%。废水进出超导前后指标对比见图5～图8。
通过调整低温超导磁分离系统生产运行，焦化生化废水通过低温超导磁分离后，CODcr和氨氮含量可以达到GB16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》中的水污染特别排放限值标准。废水在超导磁分离处理前后水质外观得到显著改善，见图9。
3、结论
低温超导磁分离技术在河钢集团宣钢焦化厂焦化废水处理中的成功应用，扩大了低温超导磁分离技术的应用范围，也为含非磁性污染物废水的深化处理提供了新技术。（来源：河北钢铁集团宣钢公司）
