臭氧氧化深度处理煤化工废水的应用研究

2023-02-04

一、前言

我国煤炭资源丰富、石油资源不足是我国当前传统能源的基本现状, 我国煤炭储量占世界总储量15%, 而石油储量仅为世界石油总储量的2.7%。这种能源结构之下, 我国在短时间内还没有能力构建以石油为基础的工业、农业体系[1]。而当前以煤炭为主要消费能源的消费结构, 客观上导致在我国经济发展过程中能源供求矛盾突出的现状。也同样为我国的煤化工产业的快速发展提供了坚实的保障。

但是必须注意到的是, 煤化工的发展必然会产生大量的工业废水, 属于典型的高污染行业, 如每吨甲醛的生产需要消耗十五吨水[2]。而煤化工工业所产生的废水成分复杂, 所采用的工艺对排放水水质影响明显, 酚类物质、氰化物以及苯类物质较为常见。而传统的物化联合生物两级处理之后的工业废水一般很难达标排放, 始终是我国国内工业废水处理领域的重大难题。可以说, 当前我国市场经济发展的过程中, 水污染已经成为煤化工产业进一步发展的主要阻碍因素之一, 因此采用先进的技术手段来解决煤化工废水高污染的问题已经势在必行。

二、煤化工废水

煤化工废水的主要来源除常规的冷却水之外, 还包括各类型的工艺废水, 而由于处理工艺的不同, 废水的水质和排放量也同样具有较大的差异。

1. 炼焦废水

煤化工中, 煤制焦是其中的重要组成部分。焦化处理之后, 得到包括苯类物质、萘类物质在内的多种有机化工原料。而在生产的过程中会产生大量的冷凝水、煤干馏以及煤气冷却所产生的氨水。其中氨水占焦化废水总量的50%以上。除此之外, 排放废水受到处理工艺差异的影响, 还包含大量的酚类物质以及少量的苯并芘、硫化氢等重度污染物, 对水源、大气都会造成恶劣影响[3]。

2. 煤气化废水

煤气化生产同样是煤化工业中的主要内容, 在实际的生产过程中通常是通过相应的技术手段将煤炭从固态转化为气态。而煤气化操作过程中所产生的废水主要是在煤炭的洗涤、煤气的洗涤、冷凝以及分馏的过程中。根据国内外专家学者的研究成果我们可以知道, 煤气化废水含有氨氮、挥发酚、氰化物等重度污染物, 属于较为典型的难降解工业废水。

3. 煤制油废水

煤制油工艺主要是通过对煤炭进行化学处理得到煤油、汽柴油的一种技术。在制取过程中一般采用液化和间接液化两种工艺, 其中直接液化是在高温高压环境下将业已粉碎的煤浆加氢裂解成液态烃的过程, 而间接液化则是通过对煤气化产物进行化工处理, 形成液态油的过程。其中较为常见的技术手段包括为F-T技术和NEODL工艺。

客观上来说, 煤制油耗水量大, 每吨煤制油成品需要消耗十吨以上的水。而煤制油所产生的废水具有乳化程度高、生物降解效果查的特点, 其中还包括大量的氨、氮、硫、氢物质, 对环境破坏严重[4、5]。

三、臭氧氧化处理煤化工废水的影响因素考察

随着我国化工工艺水平的不断进步, 臭氧氧化技术在水处理中的应用成为一种新的可能, 臭氧本身所具有的高氧化速率和强氧化性为工业废水的处理开辟了一条全新的思路。抽样在工业废水中的应用包括消毒、灭杀微生物、预氧化、氧化有毒有机物和氧化有毒无机物等。下面将从臭氧进气浓度、臭氧酸碱度两个角度来分析臭氧氧化处理美化工业废水的具体影响因素。

1. 臭氧进气浓度对处理效果的影响

设定实验环境为:臭氧进气量为120L/h, 温度为20℃, 分别按照20%、30%、40%的比例实验臭氧单独处理煤化废水中的CODcr和UV254, 其处理效果如图1所示。

2. 不同初始p H值对处理效果的影响

设定实验环境为:原水体的p H为7.0, 利用工业上常用的HCl和Na OH将其分别调整为p H分别为4.11、9.06、11.49的水样若干份, 在非调节p H时加入Na+和Cl-来更改臭氧氧化水平下, 分别检验17 (g O3/m3) ×40 (L/h) 臭氧投放量下的CODcr和TOC两项指标, 由于通入Na OH之后将会导致排除水体中的有机物出现絮状沉淀, 因此为了保证实验的有效性, 需在取样过程中进行混匀, 其实验结果如图2所示。

结论

煤化工工业废水的臭氧氧化处理具有较为良好的效果, 不仅具有较高的经济价值同时也具有相应的社会价值。而臭氧氧化处理煤化工废水的具体效果受到臭氧进气浓度和臭氧酸碱度的影响, 在具体操作工程中必须审慎对待。

摘要：当前阶段的煤化工废水按照污染情况通常属于高浓度难降解有机废水, 当前阶段对其进行处理一般厌氧—缺氧—耗氧工艺, 但是整体处理效果并不理想, 远未达到排放标准。这种情况下, 采用臭氧氧化来深度处理煤化工废水得到了社会各界的广泛重视, 不仅仅能够有效的保证废水的达标排放, 同样也能够有效的降低排放水中的有害物质、加强水体回收利用, 因此具有非常重要的经济价值和社会价值。而在实际处理过程中, 酸碱度、臭氧投放量是影响煤化工废水处理效果的两大因素, 因此在具体的工艺设计方面应给予必要的关注和重视。

关键词：深度处理,臭氧深度氧化,煤化工废水