煤化工污水處理問題研究

黃文龍　車文靜

【摘 要】水污染是一個全球性的問題，其嚴重程度、性質和危害隨著工業的發展和工業化程度的提升而不斷加深。不同的污水水質、水量、處理后接納水體以及是否有回用目的、處理程度等要求都決定所采用的廢水處理方法不同。廢水的處理方法按照作用原理可分為物理化學法、高級氧化法、電化學法及生物處理法。本文就近年來發展起來的煤化工污水處理的新技術和新工藝及其各自的特點、適用范圍和局限性，以及它們在工業廢水處理中的實際應用進行評述。

【關鍵詞】污水處理；物理化學法；高級氧化法；電化學法；生物法

1.物理化學法

物理化學法是利用物理化學作用，轉化、分離或回收處理污水中的污染物，包括萃取、吸附、膜分離和化學沉淀等方法。

1.1萃取法

萃取法是利用與水不相溶解或極少溶解的特定溶劑同廢水充分混合接觸，使溶于廢水中的某些污染物質重新進行分配而轉入溶劑，然后將溶劑與除去污染物質后的廢水分離，從而達到廢水凈化和回收有用物質的目的。萃取法具有處理水量大，設備簡單，便于自動控制，操作安全，成本低等優點。

1.2吸附法

吸附是用氣體或液體流動相與多孔顆粒接觸，使流動相中的組分被選擇分離或滯留顆粒相的過程。污水處理中常用的吸附劑包括活性炭、炭纖維、費石、硅藻土、硫化煤、礦渣以及吸附用的樹脂等，其中活性炭較為常用。使用吸附法處理廢水，不但能夠去除那些難分解的有機物，降低COD，還能使廢水脫色、脫臭，把廢水處理到可重復利用的目的。

1.3膜分離法

膜分離法是利用特殊的半透膜將廢水分開進而使某些溶質或溶劑滲透出來的方法的統稱。常見的膜分離法主要有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）、滲析（D）、電滲析（ED）、滲透蒸發（PV）、液膜（LM）等方法。

1.4化學沉淀法

化學沉淀法是用易溶的化學藥劑在廢水中形成難溶的鹽、氫氧化物或絡合物以達到處理目的的一種方法。高健磊等以Na2HPO4和MgSO4為沉淀劑，對氯化銨、硫酸氨、氨水以及碳酸氨四種高濃度氨氮廢水進行化學沉淀法脫氮處理，得到了最佳工藝條件。由于該法能使污染物形成難溶的鹽、氫氧化物或絡合物而較易分離，因此常用于TNT、RDX、陽離子染料廢水、硫醇廢水以及含酚、含醌廢水的處理。

2.高級氧化法

高級氧化技術（Advanced Oxidation Processes，簡稱AOPs）是近20年來水處理領域興起的新技術，通常指在環境溫度和壓力下通過產生具有高反應活性的羥基自由基來氧化降解有機污染物的處理方法。高級氧化技術的關鍵是產生高活性的羥基自由基，一般采用加入氧化劑、催化劑或借助紫外線、超聲波等多種途徑產生。

2.1濕式（催化）氧化法

濕式氧化法（Wet Air Oxidation，簡稱WAO）是在高溫（150～350℃）高壓（0.5～20MPa）的條件下，利用空氣或氧氣作為氧化劑，氧化水中呈溶解態或懸浮態的有機物或還原態的無機物，達到去除污染物的目的。濕式催化氧化工藝（Catalytic Wet Air Oxidation，簡稱CWAO）是在WAO工藝的基礎上添加了適宜的催化劑，降低了反應溫度和壓力，提高了反應速度，縮短了反應時間，提高了氧化效率。

2.2超臨界水（催化）氧化法

超臨界水氧化技術是把溫度和壓力升高到水的臨界點（Tc=374.3oC，Pc=22.05MPa）以上時，使水成為一種具有高擴散性和優良傳遞特性的非極性介質，在此條件下，非極性的有機物和氣體能和水以任意比例互溶，實現對污染物的分解。

2.3化學（催化）氧化法和光（催化）氧化法

化學氧化法是指通過O3、H2O2、ClO2及KMnO4等氧化劑，將廢水中呈溶解狀態的污染物氧化為微毒或無毒的物質，或者轉化為容易與水分離的形態，從而達到處理的目的?；瘜W催化氧化是在催化劑和氧化劑共同作用下氧化有機物。光化學氧化是通過氧化劑在光的輻射下產生氧化能力較強的自由基而進行的。根據氧化劑的種類不同，分為UV/H2O2、UV/O2及UV/H2O2/O3等系統。

3.電化學法

3.1電化學氧化

電化學氧化法可分為直接氧化法和間接氧化法。直接氧化法是利用陽極的高電勢氧化降解廢水中污染物，使之轉化為無害物質。間接氧化法則是通過陽極反應產生具有強氧化作用的中間物質，如超氧自由基（O2）、H2O2和羥基自由基（OH）等活性自由基，自由基的強氧化性直接氧化水體中的有機污染物，最終達到氧化降解污染物的目的。

3.2電凝聚

該法采用可溶性陽極，如Fe、Al等金屬板，在外加直流電壓的作用下，金屬陽極氧化溶解，生成金屬離子Fe2+、Fe3+、Al3+，這些離子與水中OH-作用生成氫氧化物沉淀物，沉淀物再吸附、絮凝廢水中的污染物。在廢水中有有機酸時，則能生成鐵、鋁等的有機酸化合物，同樣能起絮凝作用。

3.3電氣浮

電氣浮采用不溶性陽極，如石墨、鉑及二氧化鉛等金屬氧化物電極，電解時電極上析出大量微小的氣泡（陽極上析出氧氣，陰極上析出氫氣），這些氣泡分散度高，并以1.5～4cm·s-1的速度上升，具有較大的浮載力，可將水中的油粒及懸浮物質攜帶到液體表面而除去。為了提高該法的處理效果，有時還加入少量的混凝劑，以利于絮凝物的生成。

4.生物法

生物法是利用微生物能夠降解代謝有機物的作用，來處理污水中呈溶解或膠狀的有機污染物質。根據參與降解微生物的種類不同，生物處理法又分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。

4.1厭氧生物處理法

厭氧消化是指在無分子氧參與的條件下，通過多種微生物的協同作用，把有機物最終分解為甲烷和CO2的產物的過程。隨著現代高速厭氧反應器的大規模開發和應用，各種厭氧工藝的成功應用層出不窮。王慶偉使用厭氧升流式流化床反應器（簡稱UBF）處理高濃度垃圾滲濾液，加入陽離子PAM和顆粒污泥的生成，能大大縮短啟動周期和提高有機物去除率。

4.2好氧生物處理法

好氧生物處理是在有游離氧（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機物，使其穩定、無害化的處理方法。微生物利用廢水中存在的有機污染物（以溶解狀與膠體狀的為主），作為營養源進行好氧代謝。

5.展望

在水資源短缺、水污染嚴重、人們環境意識不斷增強的今天，污水處理技術必將受到越來越多的重視。隨著中國工業化程度的不斷提升，各種高濃度難降解的工業有機廢水的排放不斷增加，采用單一的方法處理的廢水常常難以達到國家規定的排放標準。通過不斷的實踐和改進，人們探索了各種組合工藝，通過將各種不同工藝或方法組合起來，以克服各自技術的不足，發揮共同的優點，有效地解決了這些高濃度有機廢水的處理問題，代表了水處理技術發展的趨勢。另一方面，一些高新技術如交流電弧廢水處理技術、滑動弧等離子體處理技術以及某些特殊的電化學處理技術等目前還處于實驗室試驗階段，但是不容置疑，這些高新技術代表了廢水處理技術未來的發展方向。 [科]

【參考文獻】

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