焦化廢水高級(jí)氧化技術(shù)研究進(jìn)展.pdf

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1、第24卷第1期重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2007年2月Vol.24No.1JChongqingTechnolBusinessUniv.(NatSciEd)Feb.2007文章編號(hào):1672-058X(2007)01-0056-04焦化廢水高級(jí)氧化技術(shù)研究進(jìn)展周莉,傅敏,王建偉,湯敏(重慶工商大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院,重慶400067)摘要:焦化廢水成分復(fù)雜,是一種有毒有害難處理的有機(jī)工業(yè)廢水。介紹了焦化廢水的新處理技術(shù)———高級(jí)氧化技術(shù)的基本概念,概述了焦化廢水的高級(jí)氧化處理研究進(jìn)展,指出用單一的高級(jí)氧化處理技術(shù)處理焦化廢水效果較差,而采用多項(xiàng)單元處理技術(shù)的集成和

2、協(xié)同優(yōu)化是其發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:高級(jí)氧化技術(shù);焦化廢水;自由基中圖分類號(hào):O63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A焦化廢水是煤制焦碳、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的廢水,其成分復(fù)雜多變,是一種難以處理的工業(yè)廢水。焦化廢水中含有大量的焦油、硫化物、氰化物和氨氮,BOD5和CODCr的濃度均很高,其中的有機(jī)物主要有酚類物質(zhì)、單環(huán)芳烴和多環(huán)芳烴以及含氮、硫、氧的雜環(huán)化合物。目前,國(guó)內(nèi)外焦化廢水的處理主要采用的是活性污泥法、A-A-O(厭氧-缺氧-好氧)工藝、A-O(缺氧-好氧)工藝和A-O-O(缺氧-好氧-好氧)工藝。而A-A-O工藝處于中試階段,在實(shí)際工程應(yīng)用中大部分是活性污泥法。據(jù)目前

3、對(duì)冶金企業(yè)的統(tǒng)計(jì)來看,焦化廢水生化處理對(duì)于揮發(fā)酚及氰化物去除率較高,而對(duì)COD的去除率只能在80%以下,總氮也根本無法達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此,開發(fā)新的處理技術(shù)具有重要意義。1高級(jí)氧化技術(shù)的基本概念高級(jí)氧化技術(shù)(AdvancedOxidationProcesses,AOPs)是一種新的能有效處理難降解有機(jī)廢水的化學(xué)氧化技術(shù)。其反應(yīng)機(jī)理目前普遍認(rèn)為是自由基氧化機(jī)理,即利用復(fù)合氧化劑、光照射、電或催化劑等作用,誘發(fā)產(chǎn)生多種形式的強(qiáng)氧化活性物質(zhì),尤其是氫氧自由基能夠使絕大多數(shù)的有機(jī)污染物完全礦化或部分分解。2高級(jí)氧化技術(shù)在焦化廢水處理中的應(yīng)用2.1Fenton氧化法2

4、+2+Fenton試劑(即H2O2+Fe)通過H2O2和Fe作用產(chǎn)生OH自由基,使其具有強(qiáng)烈的氧化能力。[1]張嫻嫻等,采用Fenton試劑對(duì)焦化廢水進(jìn)行強(qiáng)化一級(jí)處理,CODCr和酚的去除率分別為88.12%、[2]89.45%。王春敏等,對(duì)Fenton預(yù)氧化-混凝法聯(lián)用技術(shù)處理焦化廢水進(jìn)行了研究,探討了Fenton氧化階段的H2O2投加量、混凝階段的pH值,以及混凝劑投加量等因素對(duì)焦化廢水COD去除率的影響,通過實(shí)驗(yàn)表明,焦化廢水的COD去除率達(dá)97%,出水COD為48.4mg/L,符合國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。但是操作[3]比較復(fù)雜,需要調(diào)整pH值,進(jìn)行中試還需進(jìn)一步的

5、研究與探討。吳克明等,對(duì)以H2O2為氧化劑、收稿日期:2006-10-23;修回日期:2006-12-26?；痦?xiàng)目:重慶自然基金資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)8092)。作者簡(jiǎn)介:周莉(1978-),女,重慶渝北區(qū)人,碩士研究生,從事光催化方面研究。第1期周莉,等:焦化廢水高級(jí)氧化技術(shù)研究進(jìn)展57FeSO4·7H2O為催化劑的Fenton氧化法處理高濃度復(fù)雜焦化廢水進(jìn)行了系統(tǒng)研究,氧化處理后用FeCl3作為混凝劑,反應(yīng)時(shí)間為30min,焦化廢水COD、NH3-N、濁度和色度的去除率分別達(dá)到了93%、96.2%、90.8%和90.2%。2.2超臨界水氧化法超臨界水指處于臨界點(diǎn)(

6、T=374℃,P=22.1MPa)以上的高溫、高壓狀態(tài)時(shí)的水。超臨界水處理焦化廢水是利用超臨界水的特殊性質(zhì),使有機(jī)物和氧化劑(空氣、氧氣、雙氧水)在超臨界水中發(fā)生快速氧化反應(yīng)。這樣快的反應(yīng)速率,能使有機(jī)物降解徹底,最終產(chǎn)物為CO2和H2O等無害物質(zhì),一般廢水經(jīng)處理后能達(dá)到回用水的要求。[4]太原理工大學(xué)的陳瑞勇通過實(shí)驗(yàn),以雙氧水為氧化劑,焦化廢水中的氨在超臨界水中可以有效降解。降解產(chǎn)物主要為N2,多數(shù)情況下總氮低于監(jiān)測(cè)限。氨降解率隨反應(yīng)溫度升高和停留時(shí)間延長(zhǎng)而增大;隨壓力增大,氨降解率略有增加趨勢(shì)。當(dāng)用氨/苯酚混合體系超臨界水氧化,氨對(duì)苯酚的降解沒有影響,苯酚、CO

7、D轉(zhuǎn)化率超過99.9%;然而,隨著停留時(shí)間延長(zhǎng),苯酚對(duì)氨轉(zhuǎn)化率的抑制呈增加趨勢(shì)。2.3超聲波輻照氧化法超聲誘導(dǎo)降解原理是超聲作用下液體的聲空化,即液體在超聲作用下產(chǎn)生一定數(shù)量的空化泡,在空7化泡崩潰的瞬間,會(huì)在其周圍極小空間范圍內(nèi)產(chǎn)生520～1900K的高溫和超過5.065×10Pa的高壓,并伴有強(qiáng)烈的沖擊波和時(shí)速高達(dá)400km/h的射流,這些極端環(huán)境足以將泡內(nèi)氣體和液體交界的介質(zhì)加熱產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基,如·O、·OH、·O2H等,從而促進(jìn)有機(jī)物的水相燃燒反應(yīng)。[5]焦化廢水中含有高濃度的吲哚廢水,傅敏等,研究了吲哚模擬廢水在超聲波作用下的降解,并對(duì)超聲波與電