臭氧氧化深度处理煤化工废水的应用研究

邓传杰

（山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司资源环境管理局，山西 晋城 048006）

引 言

随着我国经济的发展，化工产业呈现出迅猛的发展态势，煤作为一种极其重要的原料，在经济发展过程中充当了十分重要的角色。但是，随着产业结构的多样化发展，所产生的煤化工废水的成分也越来越复杂，煤化工废水的处理随之也成为当前我国治理废水的难点。虽然很多企业都设立了专门的废水处理系统，但从目前显示的数据来看，并没有实现完全达标的程度。煤化工废水中含有较多的难降解物质，一旦被排放到河流中，将会对人们的生活用水安全产生巨大的威胁。臭氧氧化法作为一种有效的深度处理技术，在现阶段被应用到废水处理的各个方面。臭氧氧化法有利于去除废水中的有机物，降低煤化工废水中的污染物质，从而实现废水的达标排放。

1 传统的煤化工废水处理方法

煤化工企业排放废水以高浓度煤气洗涤废水为主，含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒有害物质，是典型的含难降解有机化合物的工业废水［1］。传统的处理技术主要采用生化处理的方法，使用缺氧、好氧生物法。但在使用过程中，煤矿工业废水中存在着大量的多环和杂环类化合物，生物法处理后出水中的COD指标难以稳定达标。未达到指标的废水直接被排放到生物空间，会产生较大的环境污染隐患。传统的煤化工废水处理方法主要有3种：物化预处理法、生化处理法以及在这2种方法基础上所产生的第3种综合处理方法［2］。

1）物化预处理法。主要采用隔油、气浮等方法。该法是对煤化工工业废水进行的粗处理。我们知道，在废水处理的过程中，过多的油类会影响后续生化处理的效果，运用隔油、气浮等方法除去废水中的油类，同时，回收的油可以进行再利用。这种处理方法有利于预防曝气。

2）生化处理法。是指对处理后的煤化工废水所采用的缺氧、好氧生物法处理方法。但是，由于煤化工废水中存在较多的特殊物质，故该法处理后的废水也较难达到稳定的排放标准。

3）综合处理方法。在以上2种方法的基础上，近些年，又产生了一些新的处理方法，如，载体流动床生物膜法（CBR）、厌氧生物法、厌氧-好氧生物法等。所谓载体流动床生物膜法是在结构填料生物流化床基础上所产生的一种技术，在实践过程中，将生物膜法和活性污泥法进行有效地结合，通过添加特殊填料而使微生物形成一定厚度的微生物膜层［3］。由于流动床载体非常有利于自养型生物的繁殖，所以该方法具有很强的去除氧氨的能力，从而降低出水的COD浓度。所谓厌氧生物法，是指将上流式厌氧污泥床技术应用在煤化工废水的处理之中，该方法的主要特点在于它可以完成气、液、固的分离。所谓厌氧-好氧联合生物法是指将厌氧和好氧进行结合，提高2种方法的使用效果。在现阶段，这种方法的运用较为广泛，煤化工废水经过处理之后，其中的有机物的降解性会得到显著提升。

近年来，随着经济的快速发展，煤化工废水的处理技术不断更新，一些新的方法和技术不断地被运用于煤化工废水的处理。单纯的生物氧化法可以达到一定程度降解有机物的作用，但并不能完全达到标准。从发展趋势来看，综合使用各种方法，将各种方法联合起来，是未来处理煤化工废水的主要发展方向。

2 臭氧氧化法在处理煤化工废水中的运用

2.1 臭氧氧化法的优势

臭氧是氧气的同素异形体，常温下是一种不稳定的、具有鱼腥味的淡蓝色气体［4］。臭氧具有较强的氧化能力，从其氧化还原的效果来看，臭氧的氧化能力仅仅落后于氟。在氧化还原的过程中，可以使生物中难降解的有机分子进行裂变反应，从而转变有机分子的结构，使其变为有机物，或者可以改变其分子结构，进而降低废水排放中的COD指数。臭氧氧化法主要具有以下的优势：臭氧氧化法的能力较强，除臭、脱色能力尤其优越；由于臭氧本身就是容易分解的物质，所以在排除的废水中不会产生二次污染；臭氧的存储和运输较为方便，操作也十分便捷；在处理的过程中很难产生污泥。

2.2 臭氧氧化法的运作机制

臭氧的氧化能力较强，可以和很多的有机物发生反应。其反应机制主要分为2种：一是利用臭氧中的氧分子直接和水体中的有机物反应；二是臭氧在碱性的条件下进行分解，产生较强的羟基自由基等中间产物，进而间接发生氧化反应［5］。

2.3 在处理煤化工废水中的应用

煤化工企业会产生大量的焦化废水，这种废水中存在大量的酚类、多环芳烃、氨氮、硫代氰酸盐、氰化物、煤焦油等，污染物主要以有机物和有毒物质的形式出现。臭氧氧化法在运用过程的突出成效主要表现在处理高浓度苯酚废水上。相关研究表明，近些年，苯酚化合物的浓度在废水中呈现持续增长的趋势，实际上很多煤化工企业所排出的废水中所含苯酚化合物的浓度达到了每升几千毫克甚至几万毫克，使用传统的技术方法处理很难显示出较强的降解效果［6］。臭氧氧化法对于处理废水中的COD具有很好的效果。从相关的实验数据显示来看，在使用臭氧氧化法进行废水中苯酚化合物处理的过程中，COD的去除量与臭氧的流量有着十分密切的关系，臭氧流量越大，除去效果越好。但是，这一过程并非呈现单纯的正相关关系，当臭氧流量达到一定的程度后，COD的去除率不再增加［7］。另一个影响除去效果十分关键的要素是原始溶液的pH值，当原始溶液的pH值在11～12时，COD的去除效果最好。

2.4 臭氧氧化法在使用过程中的局限性

臭氧氧化法除了被运用到煤化工废水的处理之中外，还被广泛地运用到处理表面活性剂废水、毛纺废水以及含有硝基酚、氨基酚或1-萘酚的废水、磺基水杨酸废水等多种物质处理之中。未来，随着科学技术的发展、设备效率的提高，臭氧氧化法会发展得越来越好，运用的范围也会更加广泛。但是，从目前的情况来看，臭氧氧化法并不是一种发展已经较为完美的技术，在降解有机废水等方面还存在一定的局限性。首先，臭氧的发生成本较高，利用率偏低，间接提高了臭氧氧化处理的费用，影响了一些小型工厂的使用和选择。另外，臭氧自身所具有的较强氧化性是我们选择臭氧的主要原因，但在使用的过程中，由于臭氧与有机物的反应率较高，在短时间内想实现完全矿化氧化物十分困难，并且在实际操作的中间阶段所产生的中介物质也会在一定程度上影响臭氧的进一步氧化。

3 结语

近些年，臭氧氧化法在处理工业废水方面发挥了巨大的作用。但是，臭氧氧化法还处于不断变化发展的过程中，并没有达到完美的程度。例如，臭氧的发生成本较高而利用率偏低，同时，臭氧氧化法由于存在较高的成本投入，在短时间内达到较高程度的广泛使用还存在一定的难度。尽管如此，我们应该看到，臭氧氧化法作为一种新型技术在未来仍然具有广泛的应用市场和较强的处理能力。针对不同的煤化工废水可采用不同的氧化技术，提高臭氧的利用率和氧化能力，改善污水的处理效果，使废水达标排放，减少煤化工废水对环境和人们生活的污染。

［1］ 安正阳，王海峰，徐晓军，等.一种处理矿化床垃圾渗滤液出水工艺的试验研究［J］.水处理技术，2011，37（6）：106-110.

［2］ 张文启，饶品华，陈思浩，等.焦化废水臭氧-生物活性炭的深度处理技术［J］.上海工程技术大学学报，2011，25（2）：101-103.

［3］ 李福勤，牛红兰，裴浩.臭氧氧化法预处理焦化废水的试验研究［J］.工业用水与废水，2011，42（4）：16-18.

［4］ 张联胜，霍海洲，刘莉华.Fenton试剂降解普光堆渣厂渗滤液CODCr的实验研究［J］.内蒙古石油化工，2010（19）：9-10.

［5］ 邢奕，鲁安怀，洪晨，等.膜生物反应器（MBR）-反渗透（RO）工艺深度处理印染废水的实验研究［J］.环境工程学报，2011，5（11）：2583-2586.

［6］ 曹莹，李红艺，徐进，等.MBR膜生物反应器在分散式中水回用系统中的应用［J］.中国建设信息，2010（23）：62-64.

［7］ 陈健波，陈浩，范中超，等.膜法技术在印染废水深度处理中的应用和研究［J］.装备环境工程，2011，8（1）：97-100.