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臭氧氧化技術(shù)深度處理焦化廢水研究進(jìn)展

文檔作者：胡吉國(guó)，陳亮，張立濤，孟慶銳，安路陽(yáng) 文檔來(lái)源：中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院有限公司環(huán)境工程院士專家工作站		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年07月16日
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No．2， 2016
煤炭加工與綜合利用
COAL PROCESSING＆COMPREHENSIVE UTILIZATION 29
臭氧氧化技術(shù)深度處理焦化廢水研究進(jìn)展
胡吉國(guó)，陳 亮，張立濤，孟慶銳，安路陽(yáng)
(中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院有限公司環(huán)境工程院士專家工作站，遼寧鞍山 1 14044)
摘要：敘述了臭氧氧化技術(shù)在焦化廢水深度處理中的應(yīng)用和進(jìn)展，介紹了臭氧氧化技術(shù)
處理污染物的反應(yīng)機(jī)理，比較了不同焦化廢水深度處理技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了臭氧氧化技術(shù)在焦
化廢水深度處理中具有COD去除率高、脫色效果明顯、操作簡(jiǎn)單和運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)，并提出
臭氧氧化技術(shù)聯(lián)合其他廢水處理技術(shù)對(duì)提高焦化廢水處理效率的研究成果和工程實(shí)際應(yīng)用狀況，
展望了臭氧氧化技術(shù)在焦化廢水深度處理中的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：臭氧氧化；焦化廢水；反應(yīng)機(jī)理；工程應(yīng)用
中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005。8397(2016)02—0029—05
焦化廢水是焦化生產(chǎn)和煤氣冷卻過(guò)程中產(chǎn)生
的高濃度、難降解工業(yè)廢水。焦化廢水中包含大
量酚類、石油類、多環(huán)芳香族等污染物，存在水
質(zhì)差、有刺激性氣味、色度差、成分復(fù)雜、可生
化性差等問(wèn)題，而且對(duì)環(huán)境污染特別嚴(yán)重，在國(guó)
內(nèi)外都是極難處理的工業(yè)廢水之一[1-31。臭氧氧化
技術(shù)在焦化廢水處理中的研究及應(yīng)用是近期熱點(diǎn)。
1 焦化廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀
目前，焦化廢水經(jīng)過(guò)生化處理后， 出水水質(zhì)仍
達(dá)不到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，所以需要采用深度處理技
術(shù)進(jìn)一步降低其污染物的濃度，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)
準(zhǔn)。焦化廢水的深度處理技術(shù)主要有以下幾種：
(1)混凝沉淀法。是通過(guò)添加混凝劑和絮凝
劑，分離并去除污染物，操作簡(jiǎn)單，但混凝藥劑
投加量較大，運(yùn)行成本高， 且混凝效果受pH影
響較大，不同的水質(zhì)混凝劑的效果不同，因而廣
泛應(yīng)用受到局限[4-5]；
(2)吸附法。吸附劑對(duì)污染物具有較快的吸
附速率，對(duì)低濃度污染物和降低出水的色度具有
較好的處理效果，但是吸附劑再生比較困難，運(yùn)
行成本較高[6-7]；
(3)膜分離法。膜對(duì)污染物具有較高的選擇
去除效果，但膜容易受到污染且清洗困難，使用
壽命短，成本高 】；
(4)電化學(xué)氧化技術(shù)。電極的損耗和電耗較
大，且對(duì)處理水的電導(dǎo)率有一定的要求，絮凝物
分離時(shí)間較長(zhǎng)[9-10]。
目前，芬頓氧化技術(shù)在焦化廢水深度處理
方面已有應(yīng)用，但實(shí)際運(yùn)行中存在反應(yīng)條件苛刻
(pH<3)、藥劑投加量大、運(yùn)行成本高、自動(dòng)化程
度低，并產(chǎn)生大量“鐵泥”，易造成二次污染[111。
因此， 需要一種設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作、處理效率高
和低成本的深度處理技術(shù)，解決焦化廢水不能達(dá)
標(biāo)排放的問(wèn)題。
臭氧氧化技術(shù)能與廢水中的絕大多數(shù)有機(jī)
物、微生物迅速反應(yīng)，可去除廢水中的酚、氰，
并降低廢水的COD，同時(shí)起到脫色、除臭、殺菌
的作用。臭氧的強(qiáng)氧化性可將廢水污染物快速除
去， 自身分解為氧，不會(huì)造成二次污染，管理操
收稿日期：2016—01—04 DOI：10．16200／j．cnki．1 1—2627／td．2016．02．008
作者簡(jiǎn)介：胡吉國(guó)(1990-．一)，男，安徽安慶人，2015年畢業(yè)于東北大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)，工學(xué)碩士，中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院有限公司
環(huán)境工程院士專家工作站助理工程師。
引用格式：胡吉國(guó)，陳亮，張立濤，等．臭氧氧化技術(shù)深度處理焦化廢水研究進(jìn)展[J]．煤炭加工與綜合利用，2016(2)：29—33．
30 煤炭加工與綜合利用 2016年第2期
作方便[12-14]o故臭氧氧化技術(shù)在焦化廢水深度處
理中的研究具有非常好的研究意義。
2 臭氧氧化反應(yīng)機(jī)理
在水溶液中，臭氧同污染物的反應(yīng)有兩種機(jī)
理：臭氧分子直接氧化機(jī)理和臭氧分解形成的自
由基反應(yīng)機(jī)理。
2．1 直接氧化機(jī)理
(1)打開(kāi)雙鍵，發(fā)生加成反應(yīng)。臭氧分子具
有偶極性，常導(dǎo)致偶極加成到不飽和鍵上，形成
初級(jí)臭氧化物。在水溶液中，初級(jí)臭氧化物進(jìn)～
步分解形成醛、酮等羰基化合物和H o 。
(2)親電反應(yīng)。對(duì)于芳香族化合物，當(dāng)取代
基為給電子基團(tuán)(一0H、一NH 等)時(shí)， 與它
鄰位或?qū)ξ坏腃具有高的電子云密度，臭氧氧化
反應(yīng)發(fā)生在這些位置上； 當(dāng)取代基是得電子基團(tuán)
(PN- COOH、一N0，等)時(shí)，臭氧氧化反應(yīng)比
較弱，發(fā)生在這類取代基的間位碳原子上，臭氧
氧化反應(yīng)的產(chǎn)物為鄰位和對(duì)位的羥基化合物，如
果這些羥基化合物進(jìn)一步與臭氧反應(yīng)，則形成醌
或打開(kāi)芳環(huán)，形成帶有羰基的脂肪族化合物。
(3)親核反應(yīng)。親核反應(yīng)只發(fā)生在帶有得電
子基團(tuán)的碳上 】。
2．2 自由基反應(yīng)機(jī)理【】6j
一般認(rèn)為，臭氧在水中會(huì)發(fā)生如下的鏈反應(yīng)：
O3+H2O— — 2HO ‘+O2；
O3+OH。_ O。2·+HO2‘ ；
03+HO · o2+HO2· +H ；
O3+H02’— — 2O2+HO ‘ ；
2HO ‘— — o2+H2O2。
一般而言，在酸性(pH<4)條件下，臭氧分
子直接氧化機(jī)理占主導(dǎo)；在堿性(pH>10)條件
下，臭氧分解形成的自由基反應(yīng)機(jī)理占主導(dǎo)。與
臭氧不同，·OH與大多數(shù)有機(jī)物的反應(yīng)速度常數(shù)
可達(dá)1O ～1O m ·s。數(shù)量級(jí)。因此，廢水中的大
部分難降解有機(jī)物可通過(guò)產(chǎn)生的·OH來(lái)去除。
3 臭氧氧化技術(shù)在焦化廢水中的應(yīng)用
焦化廢水基本處理工藝為“除油一蒸氨一A／0
生化一混凝”，隨著國(guó)家和地方污水排放標(biāo)準(zhǔn)的
日益嚴(yán)格，采用現(xiàn)有工藝處理后水質(zhì)往往不能達(dá)
標(biāo)， 出水中的難降解有毒有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境仍造成
很大影響。因此，利用臭氧在水溶液中產(chǎn)生·OH
作為生化后深度處理技術(shù)，可進(jìn)一步降低污染物
的濃度，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
3．1 臭氧氧化深度處理焦化廢水
焦化廢水經(jīng)過(guò)蒸氨和生化處理后出水COD
質(zhì)量濃度在100～300 mg／L，色度較深。所以，可
以將臭氧氧化作為深度處理工藝，進(jìn)一步降低出
水COD和色度。
劉璞[】 ]等在焦化廢水生化后P(COD)

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