隨著我國焦炭產(chǎn)能的不斷擴大，焦油化工企業(yè)對焦油的深加工規(guī)模也在逐步增加，加工工藝正趨于完善，但產(chǎn)生的高濃度廢水如何處理，已經(jīng)成為急需解決的重要問題。由于其廢水成分復雜，除了氨氮、硫氰酸根等無機污染物，還有酚類、萘、吡啶、喹啉等雜環(huán)及多環(huán)化合物，且氰化物、多環(huán)及雜環(huán)化合物很難被生物降解，加之高濃度氨氮對微生物活性有很強的抑制作用，導致廢水的可生化性較差〔1〕，因此結(jié)合該行業(yè)的企業(yè)個體水質(zhì)情況，具有針對性地開發(fā)出經(jīng)濟合理、高效實用的高濃度廢水處理方法，已經(jīng)成為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展中必須解決的重要難題。

1 企業(yè)廢水的水質(zhì)特點及危害
 
1.1 廢水的水質(zhì)情況
 
某企業(yè)主要從事焦炭生產(chǎn)、苯加氫及粗焦油加工，建有完整的污水處理系統(tǒng)和生化處理裝置，綜合生化處理前的水質(zhì)要求為：COD≤3 500 mg/L、氨氮≤100 mg/L；廢水主要源自煤高溫干餾煤氣冷卻、粗苯分離、粗焦油加工和苯加氫等生產(chǎn)過程，10 t/h的廢水中有2 t/h是高濃度有機廢水，由于有機物含量嚴重超標，可生化性較差，需要經(jīng)過單獨的處理，以降低COD和氨氮的含量，確保滿足綜合生化處理的水質(zhì)要求。高濃度有機廢水的水質(zhì)分析結(jié)果：COD 104 100 mg/L，NH3-N 19 000 mg/L，揮發(fā)酚2 600 mg/L，CN- 110 mg/L，硫化物110 mg/L，石油類 400 mg/L。

1.2 廢水的主要成分及危害
 
高濃度廢水的組成很復雜，其中所含氨氮污染物主要以無機銨鹽的形式存在，有機污染物中除了占80%多的酚類化合物以外，還含有脂肪族、雜環(huán)類和多環(huán)芳烴等化合物；此類廢水COD和氨氮的含量太高，其中難降解的物質(zhì)較多，會對生化處理系統(tǒng)造成危害。

2 實驗方法及技術(shù)原理
 
2.1 實驗用主要試劑和儀器
 
硫酸汞（HgSO4）、重鉻酸鉀（K2Cr2O7）、六水合硫酸亞鐵銨〔（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O〕等均為分析純（上�；瘜W試劑廠）；濃硫酸（H2SO4）、鹽酸（HCl）、2%穩(wěn)定性二氧化氯溶液（鄭州化學試劑廠），自制催化劑。

UV-1750紫外分光光度計，日本島津；精密pH計，北京分析儀器廠；微波閉式COD TN TP消解儀，WXJ-Ⅲ/WMX-Ⅲ-B型，上海分析儀器廠；消解罐、蒸餾瓶、氨吸收瓶，天津玻璃儀器廠；UV光源，天津工業(yè)光源有限公司。

2.2 技術(shù)原理
 
工藝采用ClO2氧化與光催化相結(jié)合（ClO2/UV）方式，即在氧化消解塔中增加波長為0.01～0.38 mm的紫外燈作為催化光源，加入微量催化劑，通過ClO2進行氧化消解，實現(xiàn)了對氨氮和有機物的高效去除。由于ClO2的氧化能力遠遠高于次氯酸鈉和氯氣，特別是對苯環(huán)、酚類等具有不飽和鍵結(jié)構(gòu)有機物的氧化消解效果最好〔2〕，所以該企業(yè)高濃度廢水處理選用ClO2/UV工藝方法，具有一舉兩得的效果：一是由于廢水中含有高濃度的無機氨氮采用氯折點法去除，這是脫氨氮工藝中常用的方法，尤其是排量較少的廢水脫氨氮有很多工藝無法實施，而ClO2脫氨氮則沒有限制性條件，只要達到合適的pH即可；二是ClO2氧化消解有機污染物比較徹底，對廢水的pH適應(yīng)范圍比較廣泛，并且ClO2還能與絕大多數(shù)著色官能團反應(yīng)，具有良好的脫色作用；另外增設(shè)催化光源和微量催化劑，處理效率較單獨使用ClO2有很大提高。

2.3 工藝流程
 
工藝流程如圖 1所示。

圖 1 工藝流程

2.4 工藝流程簡介
 
2.4.1 焦油處理
 
由于廢水焦油含量過高，必須進行除油預(yù)處理，以免造成蒸氨裝置堵塞。工藝選用隔油池、氣浮裝置將廢水中的輕重油以及浮渣，經(jīng)油水分離器去除，處理后的污水流入廢水儲存池。

2.4.2 廢水儲池
 
由于高濃度有機廢水量較少（2 t/h），從實際情況考慮，采用間歇處理方式，以24 h為一個處理單元（即48 t），每天處理約5 h，廢水以10 t/h的量進入處理裝置。

2.4.3 蒸氨裝置
 
蒸氨工藝要求溫度在60~70 ℃左右，在廢水儲池內(nèi)部安裝蒸汽盤管，由泵提升至蒸氨塔，進行蒸氨處理。蒸氨裝置采用焦油廢水處理廣泛采用的空氣吹脫法去除氨氮，該工藝具有處理裝置簡單，處理效果穩(wěn)定，投資少和運行費較低等優(yōu)點。

2.4.4 ClO2/UV多級氧化消解
 
經(jīng)過蒸氨之后，廢水溫度在60~70 ℃左右，正好滿足氧化塔進水溫度50~60 ℃的要求，不需要添加蒸汽加熱裝置，當廢水流滿氧化反應(yīng)塔后，啟動循環(huán)泵和ClO2發(fā)生器，水泵從塔內(nèi)抽取廢水與ClO2混合后再送到塔內(nèi)，塔內(nèi)裝有陶瓷接觸介質(zhì)，為有機物和ClO2提供反應(yīng)接觸界面；此外，塔內(nèi)增設(shè)的紫外催化光源，能提高COD和氨氮的去除率〔3〕；并可根據(jù)不同的水質(zhì)情況設(shè)置多級氧化反應(yīng)塔，使COD和氨氮的含量達到預(yù)期指標。

3 實驗結(jié)果與討論
 
3.1 實驗結(jié)果
 
用自制催化劑和穩(wěn)定性ClO2溶液為氧化劑，對廢水進行氧化消解，同時引入紫外催化光源。實驗條件：取廢水250 mL，調(diào)節(jié)pH為2，在紫外燈照射下，投加35 mL 2%的ClO2溶液和3 g催化劑，隨著反應(yīng)時間的延長，廢水中有機物和COD去除情況如圖 2所示。

圖 2 ClO2/UV工藝中廢水氧化消解程度隨反應(yīng)時間的變化

用上述工藝方法對企業(yè)現(xiàn)場提取的高濃度廢水進行處理后，檢測結(jié)果如表 1所示。

由表 1可見，經(jīng)過除油、蒸氨、氧化處理后，高濃度廢水中COD和氨氮含量大大降低，完全符合進入生化處理系統(tǒng)的水質(zhì)要求。

3.2 分析討論
 
在ClO2 /UV工藝中，氧化消解反應(yīng)前50 min內(nèi)，隨著反應(yīng)時間的增加，廢水消解程度明顯增加；當反應(yīng)時間大于50 min時，廢水降解程度隨反應(yīng)時間的增加緩慢增長，有機物和COD去除率均趨于穩(wěn)定。

引入紫外催化光源，對氧化消解反應(yīng)效果明顯，有機物和COD去除率都較ClO2單獨氧化廢水時有所提高，尤其是COD去除率，增加得更加明顯，這是因為紫外光的存在，反應(yīng)相產(chǎn)生了較多的·OH，而·OH具有非常強的氧化性，使廢水中的有機物和COD更徹底的氧化消解，所以處理效果也更佳。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4 結(jié)論
 
采用預(yù)處理和ClO2 /UV多級氧化消解相結(jié)合的工藝方法，可有效降低焦油化工企業(yè)產(chǎn)生的高濃度廢水中COD和氨氮含量，使其達到進入生化處理系統(tǒng)的水質(zhì)要求。

該工藝選擇的廢水預(yù)處理方法使氧化消解反應(yīng)中的ClO2實際用量大幅減少，運行費用較常規(guī)ClO2氧化工藝明顯降低。

針對企業(yè)個體的廢水水質(zhì)特性，選擇多種廢水處理方法的組合工藝技術(shù)，可以有效地處理焦油加工過程中產(chǎn)生的高濃度廢水。