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        煤化工高含鹽廢水處理非均相催化臭氧氧化技術

              煤化工項目不僅消耗大量新鮮水,同時也產生每年約10億t的廢水。我國煤化工企業主要集中在內蒙古、山西、陜西和新疆等水資源缺乏,生態環境脆弱的地區。目前,企業多以“廢水生化處理-中水回用-膜濃縮-蒸發結晶”為核心工藝處理煤化工廢水,以實現煤化工廢水“零排放”的同時,回收大量水資源。

              受水資源和水環境問題的雙重約束,國家對煤化工廢水的排放提出了更高要求,即煤化工廢水要“零排放”。然而,煤化工廢水經膜濃縮處理后,將會產生大量的高含鹽廢水,其含有大量Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等鹽類物質,這些鹽的大量存在對常規生物處理具有明顯抑制作用,難以生化處理,且高COD濃度會造成膜污染,無法通過常規膜進行除鹽,并會引起后續蒸發結晶過程中的有機物污染,致使煤化工高含鹽廢水進一步濃縮或者資源化利用受到限制。

              催化臭氧氧化主要分為均相催化臭氧氧化和非均相催化臭氧氧化。相比于均相催化臭氧氧化,非均相催化臭氧氧化不僅克服了臭氧水溶性差的問題,而且其催化劑以固態存在,與水易分離,可重復使用,避免了催化劑的流失,后續處理成本較低,已廣泛應用于水中污染物的降解。催化臭氧氧化是一種以提高臭氧利用率為目的的高級氧化技術,主要通過使用催化劑,催化臭氧分解產生大量強氧化性羥基自由基氧化分解水中有機物,以達到去除有機物的目的。

              近年來,高級氧化工藝廣泛應用于反滲透含鹽廢水的處理,尤其是臭氧氧化工藝取得了一定的效果,但臭氧對有機物的直接氧化能力有限,處理成本也較高。在高濃鹽水中,由于Cl-、SO42-、CO32-、PO43-等陰離子的吸附,占據活性位點,使得臭氧催化劑活性下降?,F有的臭氧催化劑在高濃鹽水中有機物去除效果不佳,不具備耐鹽的性能。而MgO具有很好的穩定性和高活性的表面堿性位,對高濃鹽水中的Cl-、SO42-等陰離子吸附作用弱,優先催化O3生成強氧化性自由基。

              因此,筆者采用無定形氧化鋁粉末為原料,制備了負載型MgO-Al2O3催化劑,考察催化劑投加量和臭氧投加量對催化臭氧處理煤化工高含鹽廢水的影響,研究非均相催化臭氧處理煤化工高含鹽廢水的處理效果,以期為煤化工高含鹽廢水的“零排放”提供技術支持。

              1)制備的MgO-Al2O3負載型催化劑表面不平整,含有較多的金屬氧化物MgO,其比表面積較大,達到153.5m2/g,有利于臭氧催化氧化反應在表面的進行。

              2)對于COD初始濃度為372mg/L的煤化工高含鹽廢水,臭氧單獨氧化的COD去除率約為45%,催化臭氧氧化的COD去除率達到61%,二者均對煤化工高含鹽廢水中的有機物具有降解作用,且對于廢水中的難降解有機物,催化臭氧氧化具有更強的降解作用。

              3)催化劑和臭氧的投加量均對COD的去除有影響,在一定范圍內,適量加大催化劑和臭氧的投加量,可以提高催化臭氧氧化對COD的去除效果,但超過一定范圍時,隨著催化劑和臭氧投加量的增加,并沒有顯著提高COD的去除率,該試驗催化劑投加量和臭氧的最佳投加量分別為300g/L和260mg/(L•h)。

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