臭氧氧化深度处理煤化工废水的应用

2022-09-12

近些年来, 专家们重视对煤化工废水处理方法的研究, 使煤化工废水经过处理后, 除了达到排水要求, 还能减少水中存在的有毒物质, 提高废水的回收率, 更加有利于生态平衡。臭氧在工业废水的处理技术中有广泛的应用, 因此, 在煤化工废水处理方面, 臭氧也做出了巨大贡献。

1 煤化工废水处理的必要性

随着我国经济实力的不断增强和科技水平的不断进步, 各行各业都在不断的发展, 尤其是煤化工产业的发展是非常迅速的。但是在煤化工产业发展的同时, 也严重地影响到人们的生活。煤化工产业的一系列活动是离不开水的, 是一种高污染的行业。煤化工产业生产出的一吨油就要消耗十吨水, 每一吨甲醇就要消耗15吨水, 并且排出的煤化工废水组成十分复杂, 不同的施工工艺排出的水的组成成分不同, 但是它们都含有酚类、氰化物、苯等大量的有害物质, 而且由于现代科技水平不够, 物理和化学的两级处理都无法使煤化工废水的排放达到标准, 因此, 煤化工废水是国内外专家学者都在研究的一个疑难问题。

2 臭氧的性质

臭氧是一种非常不稳定的气体, 它有极强的氧化能力, 要想使用臭氧必须现场制备才能使用。在化学的研究上, 臭氧是氧气的同素异形体, 一个臭氧分子含有三个氧原子, 它们呈现出sp2杂化轨道, 形状是V形的, 属于极性分子。臭氧在常温常压的状态下是淡蓝色的气体, 它在水中的溶解度高于氧气。

臭氧的氧化能力非常高, 它能氧化大多数的有机物, 尤其是对一些难以降解的物质的氧化效果非常好。臭氧在水中与有机物的反应形式分为两种, 分别是直接反应和间接反应。不同的反应途径产生的氧化物也是不同的, 而且它们的受控的反应动力学类型也是不同的。

臭氧的直接氧化反应是对有机物直接进行氧化, 这种氧化反应速度慢, 对反映的物质具有选择性, 由于臭氧分子具有偶极性、亲电、亲核性等性质, 臭氧的直接氧化原理可以分为Criegree机理、亲电反应和亲核反应三种。

臭氧的间接氧化反应是有自由基参与的氧化反应, 在氧化的过程中会产生氢氧根, 而自由基是一种二次氧化剂, 它会使有机物迅速的氧化, 这种间接的氧化反应是非选择性的瞬间反应, 间接反应的速率远远高于直接反应。臭氧的间接氧化反应是自由基的链式反应, 反应过程包括引发、传递、终止等阶段, 因此, 在实际生活中, 如果用臭氧做氧化剂时, 需要考虑终止剂对臭氧链反应的影响, 同时还要考虑使用的引发剂的含量来提高臭氧的间接氧化速率。

3 臭氧在水处理过程的应用

由于臭氧具有极强的氧化能力, 它的氧化速率也非常高, 臭氧的技术也在不断地发展, 由于对水的处理要求不断的提高, 臭氧在水处理方面得到了广泛的应用。臭氧在水处理的过程中不但会发生氧化反应, 还具有其他作用, 在使用的过程中会受到单元处理目标和水质特点等方面的影响。在进行水处理的过程中, 臭氧主要起到消毒除菌、去除饮用水中微污染物、提高水质生化性、去除水中色度和气味、对有毒的有机物和无机物进行氧化作用和调节水质等作用。

4 臭氧氧化深度处理煤化工废水的应用

相关学者以臭氧催化氧化为核心的煤化工废水深度处理工艺。实验过程中选择用传统的煤化工废水处理技术处理后的水为研究对象以内循环流化床反应器为臭氧反应器, 研究了经过臭氧氧化处理所排出的煤化工废水的性质和物质含量, 确定了以p H调节、混凝沉淀、臭氧催化氧化等方面为主的煤化工废水处理方法, 明确了主要的施工工艺和技术条件, 通过反复的实验操作研究了这种新型的施工工艺处理煤化工废水的效果。实验的主要研究成果包括以下几个方面: (1) 使用内循环流化床反应器作为臭氧催化氧化反应器可以提高臭氧的氧化速率和氧化效果, 提高对有毒物质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处理煤化工废水的有害物质, 臭氧可以有效去除排出水的色度, 虽然臭氧的氧化作用对煤化工废水中的氨氮等物质的去除效果不好, 但是臭氧能够有效的去除水中的卤代机物和含氮的有机物。 (3) 臭氧的氧化作用可以有效的降解煤化工生产出的废水中含有的苯酚类、酮类、含氮氧杂环类有机物和其他一些不饱和有机物。 (4) 在实验过程当中, 臭氧的氧化过程分为三个阶段:快速利用、匀速利用和减速利用, 而在这个过程当中, 适当的使用催化剂可以有效地提高臭氧的利用率。

摘要：煤化工废水是一种高浓度、难降解的有机废水, 目前为止, 普遍使用的工艺处理方法出水色度高, 并且水中的一些元素超标, 很难达到要求的指标再排放, 排出的水中仍然存在着许多难降解、有毒害的物质。因此, 近些年来对煤化工废水的处理成为人们关注的重点。近些年, 科学家发现臭氧在煤化工废水处理方面有着显著的效果。

关键词：臭氧,氧化,深度处理,煤化工,废水