技术导向标|煤化工废水处理技术研究与进展-第3页-北极星水处理网

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3高级氧化技术

该技术是利用化学或者物理方法在液相产生强氧化自由基，主要是羟基自由基，将有机物直接矿化或者转化为小分子产物，具有氧化彻底、无二次污染、停留时间短、易于实现自动化操作等优势，在水处理领域被广泛应用。而且，该技术还可以有效地提高废水的可生化性，强化有毒和难降解有机物的去除效能，有利于后续生物工艺的处理，考虑到煤化工废水水质复杂、有机物浓度高、不利于氧化过程进行以及处理成本过高等问题，该技术往往用于深度处理工艺。目前，多种高级氧化技术在煤化工废水处理过程中被广泛的研究，其中Fenton氧化和臭氧高级氧化因其操作简单、反应温和、氧化能力强成为研究的热点和应用的重点。

3.1

Fenton氧化技术

Fenton氧化的原理是Fe2+作为过氧化氢的催化剂，在酸性条件下(pH为2~4)，产生羟基自由基等氧化基团对水中污染物进行氧化降解。该技术具有设备简单、技术灵活且高效廉价等特点，是较为常见的高级氧化技术。张娴娴等采用Fenton工艺对焦化废水进行预处理试验，在最佳试验条件下，该技术对废水COD和酚的去除率分别达到88.1%和89.5%。赵晓亮等考察了Fenton氧化技术深度处理焦化废水的效果，结果表明出水色度和COD均满足国家环保要求。同时，Fenton氧化技术与其他技术联合使用，如微波、混凝等，可达到提高处理效果和降低能耗的目的。朱凌峰等采用微波条件下的Fenton方法处理含酚废水，废水COD和挥发酚去除率分别超过81%和99%。但是，传统的Fenton技术存在过氧化氢利用率低、适用pH范围狭窄和出水中含高浓度铁离子以及产生含铁污泥污染等问题，严重限制该技术广泛使用。因此，许多Fenton的改良技术被深入研究，例如光-Fenton、电-Fenton、非均相Fenton等。陈颖敏等应用三维电极-电Fenton试剂法处理含酚废水，基于电解过程中产生的羟基自由基的强氧化能力，将废水中酚电解直至完全去除。而光-Fenton系统中光的传质容易受到水中色度和悬浮物的影响，工业应用需要预先去除色度等干扰因子，不利于其在煤化工废水的工程应用。非均相Fenton是通过Fe3+负载于载体上，作为催化剂提高过氧化氢产生自由基的数量，强化对废水污染物的去除效能，该催化剂易于制备和分离，生物兼容性好，不需要严格控制pH，可重复回收使用，经济高效且不存在二次污染。其催化剂载体一般是多孔的固体，例如活性炭、活性炭纤维、沸石、树脂等，利用吸附和催化协同作用处理废水中污染物。

W. Wang等将纳米级的Fe3O4负载于水凝胶，通过控制pH探针调节Fe3O4的释放，催化过氧化氢处理水中酚类物质，取得了高效的氧化效果，而且催化剂具有长期催化活性。然而，许多高效的非均相Fenton催化剂都具有制备工艺复杂、生产费用偏高的缺陷，很难进行工业化的应用。因此，有学者采用低成本的废水生物处理工艺剩余污泥制备活性炭负载金属氧化物作为非均相Fenton的催化剂，取得了良好的处理效果，该研究认为催化机理是由于污泥中存在多种的金属氧化物的协助作用。目前，这类实用型催化剂的研究主要集中于水中纯物质的Fenton氧化，对煤制气废水的处理效果尚未见报道，可以预见性能高效、价格低廉且制备简单的催化剂研制将会是该技术投入工程应用的关键。

3.2

臭氧高级氧化技术

该技术是在臭氧氧化过程中利用溶液碱性(pH>5)、金属离子、固态金属、金属氧化物或负载在载体上金属或金属氧化物以及矿物质等促进臭氧分子的分解，以产生更多强氧化性的自由基，提高臭氧氧化有机物的性能。虽然碱性环境利于臭氧产生羟基自由基，但是pH对臭氧化性能的影响复杂，高碱性环境有可能存在碳酸根或重碳酸根捕获羟基自由基，从而抑制或中断链式氧化反应。在同等条件下，羟基自由基的非选择性可能会降低体系对某些特征污染物的去除效率，碱性条件下臭氧化含酚废水COD的去除率更高，但酸性条件对其降解酚类化合物没有显著影响。另一方面，许多组合工艺可以增强臭氧氧化能力，刘金泉等采用H2O2/O3和UV/O3深度处理焦化废水，相对于单独臭氧氧化，两种组合工艺对COD去除率均有一定程度的提高，但是，H2O2/O3系统的处理效果取决于H2O2的投加量，弱化了臭氧的氧化作用，紫外线传播易受水中色度的干扰，缺少实用性。催化臭氧氧化技术通过催化剂的使用克服了传统臭氧的缺陷，具有极强的氧化能力，可以完全地矿化有机物，且不会产生二次污染等问题，成为了研究的热点领域，也更适用于废水处理的工程化应用。针对催化剂在水中存在形式，将其分为均相催化和非均相催化臭氧氧化技术。常用到的均相催化剂一般为过渡金属离子Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Cd2+、Cu2+、Ag+、Cr3+等。该技术的可能机理是过渡金属离子促进臭氧分解产生羟基自由基或者与有机物分子形成更易参与反应的络合物从而被臭氧分子直接氧化。然而，催化剂易流失和引入金属离子污染等问题限制其在水处理工程中的应用。同时，非均相催化臭氧化技术是通过固体催化剂来提高臭氧氧化水中污染物的性能，催化剂易于分离，不会产生二次污染，更为适用于煤制气废水的深度处理。韩洪军等通过负载过渡金属铜和锰的活性炭作为催化剂提高臭氧降解煤化工废水污染物性能，结果表明处理后出水COD和氨氮达到城镇污水处理厂污染物排放一级B标准，废水可生化性明显提高。然而，催化剂的活性易受水质和反应条件等因素的影响，甚至同一种催化剂在处理不同类型废水时也会具有不同的处理能力。因此，实际工程中关于非均相臭氧催化技术应用的报道较少，研发低成本和高效性能的催化剂是该技术能够工程化应用的关键。

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原标题：煤化工废水处理技术研究与进展

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