臭氧氧化深度處理煤化工廢水的應(yīng)用研究

鄧傳杰

（山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責(zé)任公司資源環(huán)境管理局，山西 晉城 048006）

引 言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，化工產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展態(tài)勢，煤作為一種極其重要的原料，在經(jīng)濟發(fā)展過程中充當(dāng)了十分重要的角色。但是，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的多樣化發(fā)展，所產(chǎn)生的煤化工廢水的成分也越來越復(fù)雜，煤化工廢水的處理隨之也成為當(dāng)前我國治理廢水的難點。雖然很多企業(yè)都設(shè)立了專門的廢水處理系統(tǒng)，但從目前顯示的數(shù)據(jù)來看，并沒有實現(xiàn)完全達標(biāo)的程度。煤化工廢水中含有較多的難降解物質(zhì)，一旦被排放到河流中，將會對人們的生活用水安全產(chǎn)生巨大的威脅。臭氧氧化法作為一種有效的深度處理技術(shù)，在現(xiàn)階段被應(yīng)用到廢水處理的各個方面。臭氧氧化法有利于去除廢水中的有機物，降低煤化工廢水中的污染物質(zhì)，從而實現(xiàn)廢水的達標(biāo)排放。

1 傳統(tǒng)的煤化工廢水處理方法

煤化工企業(yè)排放廢水以高濃度煤氣洗滌廢水為主，含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒有害物質(zhì)，是典型的含難降解有機化合物的工業(yè)廢水［1］。傳統(tǒng)的處理技術(shù)主要采用生化處理的方法，使用缺氧、好氧生物法。但在使用過程中，煤礦工業(yè)廢水中存在著大量的多環(huán)和雜環(huán)類化合物，生物法處理后出水中的COD指標(biāo)難以穩(wěn)定達標(biāo)。未達到指標(biāo)的廢水直接被排放到生物空間，會產(chǎn)生較大的環(huán)境污染隱患。傳統(tǒng)的煤化工廢水處理方法主要有3種：物化預(yù)處理法、生化處理法以及在這2種方法基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的第3種綜合處理方法［2］。

1）物化預(yù)處理法。主要采用隔油、氣浮等方法。該法是對煤化工工業(yè)廢水進行的粗處理。我們知道，在廢水處理的過程中，過多的油類會影響后續(xù)生化處理的效果，運用隔油、氣浮等方法除去廢水中的油類，同時，回收的油可以進行再利用。這種處理方法有利于預(yù)防曝氣。

2）生化處理法。是指對處理后的煤化工廢水所采用的缺氧、好氧生物法處理方法。但是，由于煤化工廢水中存在較多的特殊物質(zhì)，故該法處理后的廢水也較難達到穩(wěn)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3）綜合處理方法。在以上2種方法的基礎(chǔ)上，近些年，又產(chǎn)生了一些新的處理方法，如，載體流動床生物膜法（CBR）、厭氧生物法、厭氧-好氧生物法等。所謂載體流動床生物膜法是在結(jié)構(gòu)填料生物流化床基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的一種技術(shù)，在實踐過程中，將生物膜法和活性污泥法進行有效地結(jié)合，通過添加特殊填料而使微生物形成一定厚度的微生物膜層［3］。由于流動床載體非常有利于自養(yǎng)型生物的繁殖，所以該方法具有很強的去除氧氨的能力，從而降低出水的COD濃度。所謂厭氧生物法，是指將上流式厭氧污泥床技術(shù)應(yīng)用在煤化工廢水的處理之中，該方法的主要特點在于它可以完成氣、液、固的分離。所謂厭氧-好氧聯(lián)合生物法是指將厭氧和好氧進行結(jié)合，提高2種方法的使用效果。在現(xiàn)階段，這種方法的運用較為廣泛，煤化工廢水經(jīng)過處理之后，其中的有機物的降解性會得到顯著提升。

近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤化工廢水的處理技術(shù)不斷更新，一些新的方法和技術(shù)不斷地被運用于煤化工廢水的處理。單純的生物氧化法可以達到一定程度降解有機物的作用，但并不能完全達到標(biāo)準(zhǔn)。從發(fā)展趨勢來看，綜合使用各種方法，將各種方法聯(lián)合起來，是未來處理煤化工廢水的主要發(fā)展方向。

2 臭氧氧化法在處理煤化工廢水中的運用

2.1 臭氧氧化法的優(yōu)勢

臭氧是氧氣的同素異形體，常溫下是一種不穩(wěn)定的、具有魚腥味的淡藍色氣體［4］。臭氧具有較強的氧化能力，從其氧化還原的效果來看，臭氧的氧化能力僅僅落后于氟。在氧化還原的過程中，可以使生物中難降解的有機分子進行裂變反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)變有機分子的結(jié)構(gòu)，使其變?yōu)橛袡C物，或者可以改變其分子結(jié)構(gòu)，進而降低廢水排放中的COD指數(shù)。臭氧氧化法主要具有以下的優(yōu)勢：臭氧氧化法的能力較強，除臭、脫色能力尤其優(yōu)越；由于臭氧本身就是容易分解的物質(zhì)，所以在排除的廢水中不會產(chǎn)生二次污染；臭氧的存儲和運輸較為方便，操作也十分便捷；在處理的過程中很難產(chǎn)生污泥。

2.2 臭氧氧化法的運作機制

臭氧的氧化能力較強，可以和很多的有機物發(fā)生反應(yīng)。其反應(yīng)機制主要分為2種：一是利用臭氧中的氧分子直接和水體中的有機物反應(yīng)；二是臭氧在堿性的條件下進行分解，產(chǎn)生較強的羥基自由基等中間產(chǎn)物，進而間接發(fā)生氧化反應(yīng)［5］。

2.3 在處理煤化工廢水中的應(yīng)用

煤化工企業(yè)會產(chǎn)生大量的焦化廢水，這種廢水中存在大量的酚類、多環(huán)芳烴、氨氮、硫代氰酸鹽、氰化物、煤焦油等，污染物主要以有機物和有毒物質(zhì)的形式出現(xiàn)。臭氧氧化法在運用過程的突出成效主要表現(xiàn)在處理高濃度苯酚廢水上。相關(guān)研究表明，近些年，苯酚化合物的濃度在廢水中呈現(xiàn)持續(xù)增長的趨勢，實際上很多煤化工企業(yè)所排出的廢水中所含苯酚化合物的濃度達到了每升幾千毫克甚至幾萬毫克，使用傳統(tǒng)的技術(shù)方法處理很難顯示出較強的降解效果［6］。臭氧氧化法對于處理廢水中的COD具有很好的效果。從相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)顯示來看，在使用臭氧氧化法進行廢水中苯酚化合物處理的過程中，COD的去除量與臭氧的流量有著十分密切的關(guān)系，臭氧流量越大，除去效果越好。但是，這一過程并非呈現(xiàn)單純的正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)臭氧流量達到一定的程度后，COD的去除率不再增加［7］。另一個影響除去效果十分關(guān)鍵的要素是原始溶液的pH值，當(dāng)原始溶液的pH值在11～12時，COD的去除效果最好。

2.4 臭氧氧化法在使用過程中的局限性

臭氧氧化法除了被運用到煤化工廢水的處理之中外，還被廣泛地運用到處理表面活性劑廢水、毛紡廢水以及含有硝基酚、氨基酚或1-萘酚的廢水、磺基水楊酸廢水等多種物質(zhì)處理之中。未來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、設(shè)備效率的提高，臭氧氧化法會發(fā)展得越來越好，運用的范圍也會更加廣泛。但是，從目前的情況來看，臭氧氧化法并不是一種發(fā)展已經(jīng)較為完美的技術(shù)，在降解有機廢水等方面還存在一定的局限性。首先，臭氧的發(fā)生成本較高，利用率偏低，間接提高了臭氧氧化處理的費用，影響了一些小型工廠的使用和選擇。另外，臭氧自身所具有的較強氧化性是我們選擇臭氧的主要原因，但在使用的過程中，由于臭氧與有機物的反應(yīng)率較高，在短時間內(nèi)想實現(xiàn)完全礦化氧化物十分困難，并且在實際操作的中間階段所產(chǎn)生的中介物質(zhì)也會在一定程度上影響臭氧的進一步氧化。

3 結(jié)語

近些年，臭氧氧化法在處理工業(yè)廢水方面發(fā)揮了巨大的作用。但是，臭氧氧化法還處于不斷變化發(fā)展的過程中，并沒有達到完美的程度。例如，臭氧的發(fā)生成本較高而利用率偏低，同時，臭氧氧化法由于存在較高的成本投入，在短時間內(nèi)達到較高程度的廣泛使用還存在一定的難度。盡管如此，我們應(yīng)該看到，臭氧氧化法作為一種新型技術(shù)在未來仍然具有廣泛的應(yīng)用市場和較強的處理能力。針對不同的煤化工廢水可采用不同的氧化技術(shù)，提高臭氧的利用率和氧化能力，改善污水的處理效果，使廢水達標(biāo)排放，減少煤化工廢水對環(huán)境和人們生活的污染。

［1］ 安正陽，王海峰，徐曉軍，等.一種處理礦化床垃圾滲濾液出水工藝的試驗研究［J］.水處理技術(shù)，2011，37（6）：106-110.

［2］ 張文啟，饒品華，陳思浩，等.焦化廢水臭氧-生物活性炭的深度處理技術(shù)［J］.上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2011，25（2）：101-103.

［3］ 李福勤，牛紅蘭，裴浩.臭氧氧化法預(yù)處理焦化廢水的試驗研究［J］.工業(yè)用水與廢水，2011，42（4）：16-18.

［4］ 張聯(lián)勝，霍海洲，劉莉華.Fenton試劑降解普光堆渣廠滲濾液CODCr的實驗研究［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2010（19）：9-10.

［5］ 邢奕，魯安懷，洪晨，等.膜生物反應(yīng)器（MBR）-反滲透（RO）工藝深度處理印染廢水的實驗研究［J］.環(huán)境工程學(xué)報，2011，5（11）：2583-2586.

［6］ 曹瑩，李紅藝，徐進，等.MBR膜生物反應(yīng)器在分散式中水回用系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.中國建設(shè)信息，2010（23）：62-64.

［7］ 陳健波，陳浩，范中超，等.膜法技術(shù)在印染廢水深度處理中的應(yīng)用和研究［J］.裝備環(huán)境工程，2011，8（1）：97-100.