焦化废水高级氧化处理技术研究进展

第6卷第3期2010年7月沈阳工程学院学报(自然科学版)JournalofShenyangInstituteofEngineering(NaturalScience)Vol.6No.3Jul.2010收稿日期:2010-01-18作者简介:樊红梅(1981-),女,河南潢川人,助理实验师.焦化废水高级氧化处理技术研究进展樊红梅1,邓洪秀2(1.广州大学市政技术学院,广州510006;2.广州市政职业学校,广州510880)摘要:焦化废水是煤制焦化产品回收过程中产生的废水,属于难处理的工业废水.介绍了目前国内外处理焦化废水应用较多的各种物化法,如臭氧组合氧化、光催化氧化、电化学氧化、超声波处理、湿式催化氧化及微波诱导催化氧化等高级氧化技术的原理及应用现状,分析了各种处理方法的特点和存在的问题,并对焦化废水处理技术的发展做了展望.关键词:焦化废水;难降解有机物;高级氧化技术中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1673-1603(2010)03-0204-03焦化废水[1]是在焦炭炼制、煤气净化及化工产品回收过程中产生的毒性极高的废水.这种废水含有多种污染物质,其中有机污染物以酚类化合物为主,约占50%,另外还包括多环芳香族化合物和含氮、氧、硫的杂环化合物及脂肪族化合物,大部分都是难降解有机物;无机污染物主要以氰化物、硫氰化物、铵盐等为主.一般的焦化厂面临的主要问题是难降解有机物的处理,主要有杂环芳香族化合物和酚类同系物例如对硝基苯酚及五氯酚等.这些化合物难以被微生物降解,在自然环境中长期积累,危害极大.针对此类污染物难生化处理、难降解的问题,各种新技术新方法相继涌现,如臭氧氧化[2]、光催化氧化[3]、电化学氧化[4]、超声波处理[5]、湿式催化氧化[6-7]及微波诱导催化氧化[8]等高级降解技术.1焦化废水物化法处理现状1.1臭氧组合氧化技术臭氧是一种强氧化剂,能与废水中大多数有机物、微生物迅速反应,可除去废水中的酚、氰等污染物,并降低其COD、BOD值,同时还可起到褪色、除臭、杀菌的作用.而且臭氧在水中可很快分解为氧,不会造成二次污染.与单纯的臭氧氧化过程相比,在高级氧化过程中,形成了氧化性更强、反应选择性较低的羟基自由基(·OH)[9],进而诱发一系列自由基链反应,使各种污染物直接降解为CO2、H2O2和其他矿物盐.Gurol等人[10]在pH为2.5、7.0、9.0条件下,分别采用UV/O3、O3、UV等工艺氧化酚类化合物,结果发现,只有在酸性时,臭氧才是主要的氧化剂.在一定pH值下,3种方法的处理效果以UV/O3法最佳,O3法次之,UV法最差.由于臭氧氧化法存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点,目前这种方法还主要应用于废水的深度处理.1.2光催化氧化法光催化氧化法是由光能引起的电子和空隙之间的反应,并产生具有较强反应活性的电子(空穴对),这些电子迁移到颗粒表面,便可以加速氧化还原反应的进行.光催化氧化法对水中酚类物质及其他有机物都有较高的去除率.高华等[11]在焦化废水中加入催化剂粉末,在紫外光照射下鼓入空气,能将焦化废水中的所有有机毒物和颜色有效去除.在最佳光催化条件下,控制废水流量为3600mL/h,就可以使出水COD值由472mg/L降至100mg/L以下,且检测不出多环芳烃.曹曼[12]用光催化氧化法处理焦化废水,并研究了催化剂、pH、温度和时间对处理效果的影响,结果发现,加入催化剂后,经过紫外光照射1h,就可将废水中所有的有机毒物和颜色全部除去.光催化氧化法比传统的化学氧化法具有明显的优势,它无需化学试剂,操作条件容易控制,无二次污染,而且TiO2化学稳定性高,无毒且成本低.但该方法也存在一定的局限性,主要表现在催化剂的催化效率低和光在高浓度废水中的传导效率低等方面.1.3电化学氧化技术电化学氧化又称电化学燃烧,其基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应,或利用电极表面第3期樊红梅,等:焦化废水高级氧化处理技术研究进展·205·产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变.研究表明,电化学氧化法氧化能力强,工艺简单,不产生二次污染,是一种前景比较广阔的废水处理技术.梁镇海等[13]采用Ti/SnO2+Sb2O3+MnO2/PbO2处理焦化废水,使酚的去除率达到95.8%,与Pb电极相比较,其电催化性能更优良,且可节省33%的电能.但由于其电极材料不易选择、电极寿命不长且能耗较大,使得这种方法在应用上受到限制.1.4超声波处理技术超声降解水体中的有机物是一个物理化学降解过程,其降解机理是超声空化效应及由此引发的物理和化学变化.超声波传播过程也就是波的膨胀和压缩的交替过程,在膨胀周期内,超声波对液体产生负压效应,使液体断裂而产生空穴,形成空化核.空化出来的气泡受到来自相邻压缩区的压力,在极短的时间