臭氧氧化深度處理煤化工廢水的應用

陳媛媛 陸祺 潘愛萍(杭州歐薩檢測技術有限公司， 浙江 杭州 310019)

臭氧氧化深度處理煤化工廢水的應用

陳媛媛 陸祺 潘愛萍(杭州歐薩檢測技術有限公司， 浙江 杭州 310019)

煤化工廢水是一種高濃度、難降解的有機廢水，目前為止，普遍使用的工藝處理方法出水色度高，并且水中的一些元素超標，很難達到要求的指標再排放，排出的水中仍然存在著許多難降解、有毒害的物質。因此，近些年來對煤化工廢水的處理成為人們關注的重點。近些年，科學家發現臭氧在煤化工廢水處理方面有著顯著的效果。

臭氧；氧化；深度處理；煤化工；廢水

近些年來，專家們重視對煤化工廢水處理方法的研究，使煤化工廢水經過處理后，除了達到排水要求，還能減少水中存在的有毒物質，提高廢水的回收率，更加有利于生態平衡。臭氧在工業廢水的處理技術中有廣泛的應用，因此，在煤化工廢水處理方面，臭氧也做出了巨大貢獻。

1 煤化工廢水處理的必要性

隨著我國經濟實力的不斷增強和科技水平的不斷進步，各行各業都在不斷的發展，尤其是煤化工產業的發展是非常迅速的。但是在煤化工產業發展的同時，也嚴重地影響到人們的生活。煤化工產業的一系列活動是離不開水的，是一種高污染的行業。煤化工產業生產出的一噸油就要消耗十噸水，每一噸甲醇就要消耗15噸水，并且排出的煤化工廢水組成十分復雜，不同的施工工藝排出的水的組成成分不同，但是它們都含有酚類、氰化物、苯等大量的有害物質，而且由于現代科技水平不夠，物理和化學的兩級處理都無法使煤化工廢水的排放達到標準，因此，煤化工廢水是國內外專家學者都在研究的一個疑難問題。

2 臭氧的性質

臭氧是一種非常不穩定的氣體，它有極強的氧化能力，要想使用臭氧必須現場制備才能使用。在化學的研究上，臭氧是氧氣的同素異形體，一個臭氧分子含有三個氧原子，它們呈現出sp2 雜化軌道，形狀是V形的，屬于極性分子。臭氧在常溫常壓的狀態下是淡藍色的氣體，它在水中的溶解度高于氧氣。

臭氧的氧化能力非常高，它能氧化大多數的有機物，尤其是對一些難以降解的物質的氧化效果非常好。臭氧在水中與有機物的反應形式分為兩種，分別是直接反應和間接反應。不同的反應途徑產生的氧化物也是不同的，而且它們的受控的反應動力學類型也是不同的。

臭氧的直接氧化反應是對有機物直接進行氧化，這種氧化反應速度慢，對反映的物質具有選擇性，由于臭氧分子具有偶極性、親電、親核性等性質，臭氧的直接氧化原理可以分為Criegree 機理、親電反應和親核反應三種。

臭氧的間接氧化反應是有自由基參與的氧化反應，在氧化的過程中會產生氫氧根，而自由基是一種二次氧化劑，它會使有機物迅速的氧化，這種間接的氧化反應是非選擇性的瞬間反應，間接反應的速率遠遠高于直接反應。臭氧的間接氧化反應是自由基的鏈式反應，反應過程包括引發、傳遞、終止等階段，因此，在實際生活中，如果用臭氧做氧化劑時，需要考慮終止劑對臭氧鏈反應的影響，同時還要考慮使用的引發劑的含量來提高臭氧的間接氧化速率。

3 臭氧在水處理過程的應用

由于臭氧具有極強的氧化能力，它的氧化速率也非常高，臭氧的技術也在不斷地發展，由于對水的處理要求不斷的提高，臭氧在水處理方面得到了廣泛的應用。臭氧在水處理的過程中不但會發生氧化反應，還具有其他作用，在使用的過程中會受到單元處理目標和水質特點等方面的影響。在進行水處理的過程中，臭氧主要起到消毒除菌、去除飲用水中微污染物、提高水質生化性、去除水中色度和氣味、對有毒的有機物和無機物進行氧化作用和調節水質等作用。

4 臭氧氧化深度處理煤化工廢水的應用

相關學者以臭氧催化氧化為核心的煤化工廢水深度處理工藝。實驗過程中選擇用傳統的煤化工廢水處理技術處理后的水為研究對象以內循環流化床反應器為臭氧反應器，研究了經過臭氧氧化處理所排出的煤化工廢水的性質和物質含量，確定了以pH調節、混凝沉淀、臭氧催化氧化等方面為主的煤化工廢水處理方法，明確了主要的施工工藝和技術條件，通過反復的實驗操作研究了這種新型的施工工藝處理煤化工廢水的效果。實驗的主要研究成果包括以下幾個方面：①使用內循環流化床反應器作為臭氧催化氧化反應器可以提高臭氧的氧化速率和氧化效果，提高對有毒物質和污染物的去除效果。②利用臭氧的氧化作用可以非常高效的處理煤化工廢水的有害物質，臭氧可以有效去除排出水的色度，雖然臭氧的氧化作用對煤化工廢水中的氨氮等物質的去除效果不好，但是臭氧能夠有效的去除水中的鹵代機物和含氮的有機物。③臭氧的氧化作用可以有效的降解煤化工生產出的廢水中含有的苯酚類、酮類、含氮氧雜環類有機物和其他一些不飽和有機物。④在實驗過程當中，臭氧的氧化過程分為三個階段：快速利用、勻速利用和減速利用，而在這個過程當中，適當的使用催化劑可以有效地提高臭氧的利用率。

[1]紀欽洪,于廣欣,劉強,朱花,張振家.臭氧氧化—包埋菌流化床生物處理組合工藝深度處理煤氣化廢水[J].化工環保,2014,34(1):2324.

[2]李昊,周律,李濤,刑麗貞.臭氧氧化法深度處理印染廢水生化處理出水[J].中國處方藥,2012,32(1):86-87.

[3]鄧傳杰.臭氧氧化深度處理煤化工廢水的應用研究[J].山西化工,2014,34(5):17-18.

②陸祺(1984-)，上海，學士，評價部經理，工程師。

③潘愛萍(1981-)，女，漢族，江蘇省東臺人，客戶服務部經理。

①陳媛媛(1981-)，女，山東省棗莊人，碩士，總經理。