催化臭氧氧化法处理煤化工高盐废水效能分析
1、废水水质分析
实验用水为中国石化长城能源化工( 宁夏) 有限公司零排放系统的高盐有机废水，其常规水质指标如表1所示。表中: ρ( COD) 为300 ～ 350 mg /L，色度为70 ～ 80 倍，根据分盐结晶需求ρ( COD) ≤200 mg /L，色度≤15 倍，因此后续实验以去除COD 和色度为主要目标。
表1
采用液液萃取进行前处理，并用GC-MS 对废水有机物进行定性分析，与质谱图库对比分析，检测结果如表2所示。废水中腈类占34%，烷烃、酯、酮、醛类占49%，吡啶、呋喃类占7. 8%，分析表明该企业废水为难降解有机废水。
表2
2、催化剂种类
在臭氧投加量为13 mg /min，催化剂投加量为3 g /L的原水条件下，反应30 min，考察催化剂种类对有机物降解效果的影响，结果如图1所示。可知: 未投加催化剂、投加氧化铝球、颗粒活性炭和自制催化剂对COD 的去除率分别为22%、25%、29% 和33%，色度去除率分别为75%、79%、82%和83%。由此可知，投加催化剂有利于有机物降解效率的提高，且自制催化剂处理废水的效果优于所购买的氧化铝球和颗粒活性炭。
图1
3、 pH 值
在臭氧投加量为13 mg /min，催化剂投加量为3 g /L的条件下，考察pH 对有机物降解效果的影响，结果如图2所示。可知: 提高pH 可促进有机物的降解，当pH 由6 提高至8 时，COD 去除率由22% 增至33%，色度去除率由75% 增至83%; 当pH 由8 提高至10 时，COD 和色度去除率提高不显著，这可能是因为碱性过高使催化剂表面活性受到抑制。因此，较适宜pH 为8 ～ 10，本实验原水pH 平均值为8. 1，因此实验选择原水即可。
图2
4、 臭氧投加量
在催化剂投加量为3 g /L，原水pH 条件下，考察臭氧投加量对有机物降解效果的影响，结果如图3 所示。可知: 在一定范围内增加臭氧投加量可使COD和色度去除率显著提高，当臭氧投加量由6 mg /min增至13 mg /min 时，COD 和色度去除率分别提高了11 百分点和9 百分点; 当臭氧投加量由13 mg /min 增至20 mg /min 时，COD 和色度去除率分别仅提高了2，1百分点。因为在一定压力和温度下，臭氧在水中溶解度有限，当废水中臭氧溶解度达到饱和后已无法提高水中臭氧浓度。因此，综合考虑去除效果与经济性，确定实验废水臭氧很佳投加量为13 mg /min。
图3
5、催化剂投加量
在原水pH 不变，臭氧投加量为13 mg /min 的条件下，考察催化剂投加量对有机物降解效果的影响，结果如图4 所示。可知: 随着催化剂投加量的增加，COD 去除率显著提高。当催化剂投加量由1 g /L 增至9 g /L 时，COD 去除率提高了18 百分点，色度去除率仅提高了5 百分点。废水色度的去除主要是通过臭氧直接氧化有机物发色团，以臭氧本身氧化作用为主; COD 的去除是臭氧与·OH 共同氧化作用的结果。由图5 可知:·OH 产量随催化剂投加量的增加而增多，COD 去除率也随之提高。
图4
图5
后续分盐结晶处理要求ρ( COD) ≤200 mg /L，色度≤15 倍。当催化剂投加量为7 g /L 时，COD 和色度去除率分别为45% 和85%，ρ ( COD) 从300 ～350 mg /L降至165 ～ 192. 5 mg /L，色度从80 倍降至12 倍，因此可满足后续分盐结晶要求。
