煤化工污水处理问题研究

【摘 要】水污染是一个全球性的问题，其严重程度、性质和危害随着工业的发展和工业化程度的提升而不断加深。不同的污水水质、水量、处理后接纳水体以及是否有回用目的、处理程度等要求都决定所采用的废水处理方法不同。废水的处理方法按照作用原理可分为物理化学法、高级氧化法、电化学法及生物处理法。本文就近年来发展起来的煤化工污水处理的新技术和新工艺及其各自的特点、适用范围和局限性，以及它们在工业废水处理中的实际应用进行评述。

【关键词】污水处理；物理化学法；高级氧化法；电化学法；生物法

1.物理化学法

物理化学法是利用物理化学作用，转化、分离或回收处理污水中的污染物，包括萃取、吸附、膜分离和化学沉淀等方法。

1.1萃取法

萃取法是利用与水不相溶解或极少溶解的特定溶剂同废水充分混合接触，使溶于废水中的某些污染物质重新进行分配而转入溶剂，然后将溶剂与除去污染物质后的废水分离，从而达到废水净化和回收有用物质的目的。萃取法具有处理水量大，设备简单，便于自动控制，操作安全，成本低等优点。

1.2吸附法

吸附是用气体或液体流动相与多孔颗粒接触，使流动相中的组分被选择分离或滞留颗粒相的过程。污水处理中常用的吸附剂包括活性炭、炭纤维、费石、硅藻土、硫化煤、矿渣以及吸附用的树脂等，其中活性炭较为常用。使用吸附法处理废水，不但能够去除那些难分解的有机物，降低COD，还能使废水脱色、脱臭，把废水处理到可重复利用的目的。

1.3膜分离法

膜分离法是利用特殊的半透膜将废水分开进而使某些溶质或溶剂渗透出来的方法的统称。常见的膜分离法主要有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、渗析（D）、电渗析（ED）、渗透蒸发（PV）、液膜（LM）等方法。

1.4化学沉淀法

化学沉淀法是用易溶的化学药剂在废水中形成难溶的盐、氢氧化物或络合物以达到处理目的的一种方法。高健磊等以Na2HPO4和MgSO4为沉淀剂，对氯化铵、硫酸氨、氨水以及碳酸氨四种高浓度氨氮废水进行化学沉淀法脱氮处理，得到了最佳工艺条件。由于该法能使污染物形成难溶的盐、氢氧化物或络合物而较易分离，因此常用于TNT、RDX、阳离子染料废水、硫醇废水以及含酚、含醌废水的处理。

2.高级氧化法

高级氧化技术（Advanced Oxidation Processes，简称AOPs）是近20年来水处理领域兴起的新技术，通常指在环境温度和压力下通过产生具有高反应活性的羟基自由基来氧化降解有机污染物的处理方法。高级氧化技术的关键是产生高活性的羟基自由基，一般采用加入氧化剂、催化剂或借助紫外线、超声波等多种途径产生。

2.1湿式（催化）氧化法

湿式氧化法（Wet Air Oxidation，简称WAO）是在高温（150～350℃）高压（0.5～20MPa）的条件下，利用空气或氧气作为氧化剂，氧化水中呈溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，达到去除污染物的目的。湿式催化氧化工艺（Catalytic Wet Air Oxidation，简称CWAO）是在WAO工艺的基础上添加了适宜的催化剂，降低了反应温度和压力，提高了反应速度，缩短了反应时间，提高了氧化效率。

2.2超临界水（催化）氧化法

超临界水氧化技术是把温度和压力升高到水的临界点（Tc=374.3oC，Pc=22.05MPa）以上时，使水成为一种具有高扩散性和优良传递特性的非极性介质，在此条件下，非极性的有机物和气体能和水以任意比例互溶，实现对污染物的分解。

2.3化学（催化）氧化法和光（催化）氧化法

化学氧化法是指通过O3、H2O2、ClO2及KMnO4等氧化剂，将废水中呈溶解状态的污染物氧化为微毒或无毒的物质，或者转化为容易与水分离的形态，从而达到处理的目的。化学催化氧化是在催化剂和氧化剂共同作用下氧化有机物。光化学氧化是通过氧化剂在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基而进行的。根据氧化剂的种类不同，分为UV/H2O2、UV/O2及UV/H2O2/O3等系统。

3.电化学法

3.1电化学氧化

电化学氧化法可分为直接氧化法和间接氧化法。直接氧化法是利用阳极的高电势氧化降解废水中污染物，使之转化为无害物质。间接氧化法则是通过阳极反应产生具有强氧化作用的中间物质，如超氧自由基（O2）、H2O2和羟基自由基（OH）等活性自由基，自由基的强氧化性直接氧化水体中的有机污染物，最终达到氧化降解污染物的目的。

3.2电凝聚

该法采用可溶性阳极，如Fe、Al等金属板，在外加直流电压的作用下，金属阳极氧化溶解，生成金属离子Fe2+、Fe3+、Al3+，这些离子与水中OH-作用生成氢氧化物沉淀物，沉淀物再吸附、絮凝废水中的污染物。在废水中有有机酸时，则能生成铁、铝等的有机酸化合物，同样能起絮凝作用。

3.3电气浮

电气浮采用不溶性阳极，如石墨、铂及二氧化铅等金属氧化物电极，电解时电极上析出大量微小的气泡（阳极上析出氧气，阴极上析出氢气），这些气泡分散度高，并以1.5～4cm·s-1的速度上升，具有较大的浮载力，可将水中的油粒及悬浮物质携带到液体表面而除去。为了提高该法的处理效果，有时还加入少量的混凝剂，以利于絮凝物的生成。

4.生物法

生物法是利用微生物能够降解代谢有机物的作用，来处理污水中呈溶解或胶状的有机污染物质。根据参与降解微生物的种类不同，生物处理法又分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。

4.1厌氧生物处理法

厌氧消化是指在无分子氧参与的条件下，通过多种微生物的协同作用，把有机物最终分解为甲烷和CO2的产物的过程。随着现代高速厌氧反应器的大规模开发和应用，各种厌氧工艺的成功应用层出不穷。王庆伟使用厌氧升流式流化床反应器（简称UBF）处理高浓度垃圾渗滤液，加入阳离子PAM和颗粒污泥的生成，能大大缩短启动周期和提高有机物去除率。

4.2好氧生物处理法

好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。

5.展望

在水资源短缺、水污染严重、人们环境意识不断增强的今天，污水处理技术必将受到越来越多的重视。随着中国工业化程度的不断提升，各种高浓度难降解的工业有机废水的排放不断增加，采用单一的方法处理的废水常常难以达到国家规定的排放标准。通过不断的实践和改进，人们探索了各种组合工艺，通过将各种不同工艺或方法组合起来，以克服各自技术的不足，发挥共同的优点，有效地解决了这些高浓度有机废水的处理问题，代表了水处理技术发展的趋势。另一方面，一些高新技术如交流电弧废水处理技术、滑动弧等离子体处理技术以及某些特殊的电化学处理技术等目前还处于实验室试验阶段，但是不容置疑，这些高新技术代表了废水处理技术未来的发展方向。 [科]

【参考文献】

[1]周渊.浅谈我国水污染现状及对策[J].科技促进发展，2009，（4）：248.

[2]王晓兵，胡国强.溶剂萃取法对甲酸废水的处理研究[J].辽宁石油化工大学学报，2009，29（3）：15-18.