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摘 要：作為一系列能夠?qū)⒌蜐舛入y降解有機(jī)物完全礦化的水處理方法，臭氧高級(jí)氧化法的研究和應(yīng)用成為水與廢水處理的熱點(diǎn)之一。同時(shí)，煤化工廢水中含有大量難降解有機(jī)物，雖然可以使用生物降解法等進(jìn)行二級(jí)處理，但是很難將其中的有機(jī)物完全去除。本文總結(jié)了臭氧高級(jí)氧化法在煤化工廢水中的研究現(xiàn)狀，并進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，以期對(duì)正在進(jìn)行和將要進(jìn)行的工業(yè)化應(yīng)用起到指導(dǎo)作用，達(dá)到廢水零排放的目標(biāo)。 

關(guān)鍵詞：高級(jí)氧化法， 深度處理 ，煤化工廢水， 臭氧氧化

煤化工是以開采的煤為原料，經(jīng)一系列化學(xué)化工過程使其轉(zhuǎn)化為各種燃料和化學(xué)品的綜合工業(yè)過程。作為傳統(tǒng)行業(yè)之一，煤化工的高能耗、高排放、低效率特點(diǎn)一直制約著該行業(yè)的發(fā)展。雖然近年來新型綠色煤化工技術(shù)的引入對(duì)污染現(xiàn)狀有所改善，但是煤化工行業(yè)對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染仍然無法有效解決。其中，以廢水排放對(duì)環(huán)境影響最為嚴(yán)重。這些廢水主要來源于焦化、氣化和液化工藝，特點(diǎn)是可生化性差（COD在2000至4000 mg/L之間，而BOD5則在500到1400 mg/L之間）、成分復(fù)雜，其中大部分為有毒有害物質(zhì)（除含有各種酚類物質(zhì)，還有各種多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物、氰化物、石油烴和硫氰化物等）[1]。 

目前，對(duì)于煤化工廢水主要采用生物法作為二級(jí)處理方式來去除其中大部分有機(jī)物。但是二級(jí)處理后仍然含有低濃度的難降解有機(jī)物，這些有機(jī)物大部分屬于“三致”（致癌、致畸、致突變）物質(zhì)，排放到水體后會(huì)對(duì)人體和動(dòng)物造成嚴(yán)重危害，因此是導(dǎo)致煤化工廢水難以達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵因素。因此，煤化工廢水的“深度處理” 是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生的大事，必須通過一定的方法將其進(jìn)行無害化處理，實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”的目標(biāo)。 

一、煤化工廢水深度處理方法 

污水深度處理是指城市生活污水或工業(yè)廢水經(jīng)一級(jí)、二級(jí)處理后，為了達(dá)到一定的回用水標(biāo)準(zhǔn)使污水作為水資源回用于生產(chǎn)或生活的進(jìn)一步水處理過程。煤化工廢水經(jīng)生化處理后，出水的COD、氨氮等濃度雖有極大的下降，但由于難降解有機(jī)物的存在使得出水的COD、色度等指標(biāo)仍未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，煤化工廢水行業(yè)中常用的深度處理方法包括吸附法、混凝沉淀和臭氧高級(jí)氧化法。 

1.吸附法 

吸附法是將吸附劑投加到污染水體，通過吸附劑與水體中目標(biāo)污染物的物理吸附、化學(xué)吸附或者交換吸附過程而達(dá)到凈化廢水的目的的方法。同時(shí)，可以通過吸附解吸作用實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生和循環(huán)利用。目前在煤化工廢水吸附法深度處理中常用的吸附劑是粉煤灰和活性炭[3]。但是該法存在吸附劑用量大，費(fèi)用高、易產(chǎn)生二次污染等問題，特別是吸附劑對(duì)于低濃度的難降解有機(jī)物的吸附效果有限。 

2.混凝沉淀法 

混凝沉淀法是將絮凝劑添加到水體中，通過壓縮雙電層電中和、吸附架橋、網(wǎng)捕卷積等機(jī)理強(qiáng)化重力沉淀過程，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的沉淀，達(dá)到固液分離的目的。在煤化工廢水中，常用的絮凝劑包括無機(jī)絮凝劑如聚鋁、聚鐵和有機(jī)絮凝劑如聚丙烯酰胺等[4]，有時(shí)，也可在水體中加入適當(dāng)?shù)闹齽?。該方法可有效降低廢水中的濁度。但是該法的工藝條件要求苛刻，很容易引起沉淀再溶解，而在煤化工過程中，廢水的成分復(fù)雜，因此該法的應(yīng)用有限。 

3.臭氧高級(jí)氧化法

高級(jí)氧化法是20世紀(jì)70年代發(fā)展出來的新型技術(shù)，目前研究成熟的方法是臭氧催化氧化法和Fenton法，其余方法大部分處于研究階段。但是，在我國，高級(jí)氧化法已經(jīng)部分應(yīng)用于煤化工廢水深度處理中。

臭氧化學(xué)性質(zhì)極為活潑，其氧化能力僅次于氟，其原子在游離時(shí)可以瞬間產(chǎn)生強(qiáng)力的氧化作用。目前，國外已經(jīng)將臭氧廣泛用在飲用水處理及工業(yè)廢水處理中，在國內(nèi)由于臭氧本身的不穩(wěn)定性及基建和運(yùn)行成本較高，臭氧在生活和工業(yè)上的應(yīng)用受到一定限制。單獨(dú)的臭氧氧化已經(jīng)很難滿足當(dāng)今日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。目前已經(jīng)發(fā)展出均相臭氧催化氧化技術(shù)、非均相臭氧催化氧化技術(shù)及臭氧與其他過程耦合的高級(jí)氧化聯(lián)用技術(shù)等，這些方法都在一定程度上提高了氧化效率，改善了出水水質(zhì)。 

均相臭氧催化氧化相對(duì)于非均相臭氧氧化，異相間傳質(zhì)阻力小。該類氧化技術(shù)所使用的催化劑大多是過渡金屬離子，如Fe（II）、Mn（II）、Ni（II）、Co（II）、Cd（II）、Cu（II）、Ag（I）、Cr（III）、Zn（II）等，這些金屬離子的性質(zhì)決定了反應(yīng)速率、反應(yīng)選擇性及臭氧的消耗量與均相臭氧催化氧化相比，非均相臭氧催化氧化在工業(yè)上有更為廣闊的應(yīng)用前景。目前廣泛使用的非均相催化劑包括金屬氧化物（如MnO2、Al2O3、TiO2等）、金屬或金屬氧化物負(fù)載在金屬氧化物上（如Cu-Al2O3、Cu-TiO2、Ru-CeO2、TiO2/Al2O3等）以及其它多孔材料等（如活性炭、硅膠、粘土）[9]。Huang等[10]報(bào)道了使用ZnO作為催化劑催化臭氧化處理2，4，6-三氯苯酚（TCP），30 min內(nèi)去除率達(dá)到99.8%，而相同條件下無催化劑TCP的去除率不足75%。 

目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。雖然這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低， 但是有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些光化學(xué)產(chǎn)物而造成二次污染。由于光的透過性要求，該法在處理低濃度的煤化工廢水中有著應(yīng)用價(jià)值。 

二、結(jié)論 

煤化工廢水中含有大量有毒有害物質(zhì)，濃度高且難于生物降解。僅僅依靠簡單的一級(jí)處理和二級(jí)生物處理，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足出水水質(zhì)要求。高級(jí)氧化法作為一種能夠?qū)⒌蜐舛入y降解有機(jī)物完全礦化、適用范圍廣、高效無二次污染的優(yōu)異的深度處理方法，在煤化工廢水甚至是工業(yè)污水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，國內(nèi)已經(jīng)有高級(jí)氧化法應(yīng)用于焦化廢水行業(yè)，但是大部分高級(jí)氧化技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。如何有效降低成本和控制反應(yīng)操作條件是限制高級(jí)氧化發(fā)展進(jìn)程的主要因素。 因此，基于其研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，開發(fā)高效的催化劑及對(duì)反應(yīng)過程控制將是高級(jí)氧化走向工業(yè)化必須解決的問題。但是，隨著環(huán)境水質(zhì)要求的嚴(yán)格以及研究的不斷進(jìn)步，高級(jí)氧化法會(huì)是深度處理煤化工廢水的有效手段。

煤化工廢水中含有大量有毒有害物質(zhì)，濃度高且難于生物降解。僅僅依靠簡單的一級(jí)處理和二級(jí)生物處理，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足出水水質(zhì)要求。高級(jí)氧化法作為一種能夠?qū)⒌蜐舛入y降解有機(jī)物完全礦化、適用范圍廣、高效無二次污染的優(yōu)異的深度處理方法，在煤化工廢水甚至是工業(yè)污水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，國內(nèi)已經(jīng)有高級(jí)氧化法應(yīng)用于焦化廢水行業(yè)，但是大部分高級(jí)氧化技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。如何有效降低成本和控制反應(yīng)操作條件是限制高級(jí)氧化發(fā)展進(jìn)程的主要因素。 因此，基于其研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，開發(fā)高效的催化劑及對(duì)反應(yīng)過程控制將是高級(jí)氧化走向工業(yè)化必須解決的問題。但是，隨著環(huán)境水質(zhì)要求的嚴(yán)格以及研究的不斷進(jìn)步，高級(jí)氧化法會(huì)是深度處理煤化工廢水的有效手段。