我國是世界上最大的焦炭生產(chǎn)國，焦炭產(chǎn)量占世界焦炭總產(chǎn)量的36%左右，出口量占世界焦炭貿(mào)易總量的50%以上。而目前我國生產(chǎn)一噸焦炭就產(chǎn)生1～1.5噸焦化廢水，焦化廢水中含有大量嚴(yán)重污染環(huán)境的多環(huán)芳香烴化合物、雜環(huán)化合物、酚及酚的衍生物和有機氯化物等有毒有害物質(zhì)，并具有難生物降解特征，是最典型的工業(yè)難處理廢水。我國對焦化廢水處理技術(shù)給予了高度重視，國家在“十一五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃中強調(diào)指出：要求到2010年焦化污水處理達(dá)標(biāo)率為100%，處理后COD含量不大于100mg/L。但是由于技術(shù)原因，目前我國絕大部分焦炭生產(chǎn)企業(yè)的焦化廢水處理工藝無法達(dá)到以上要求。
近年來，國內(nèi)外許多企業(yè)、高校及科研單位開展了焦化廢水新技術(shù)的研發(fā)工作，取得了一定的效果，其中取得良好效果的有超臨界水氧化工藝和濕法催化氧化工藝，它們均能將焦化廢水的COD去除率達(dá)到99%以上，但是其苛刻的工藝運行條件制約了其在工業(yè)性生產(chǎn)中應(yīng)用。例如超臨界氧化工藝的工作壓力大于22.1MPa、工作溫度大于374.3℃；又如濕法催化氧化工藝工作溫度是250℃、工作壓力為7MPa，這些條件在現(xiàn)階段是很難實現(xiàn)工業(yè)化的，同時濕法催化氧化的催化劑不僅十分昂貴，而且還非常容易失活，在經(jīng)濟上難以接受。
經(jīng)過近5年的潛心專研，北京拓峰科技開發(fā)有限責(zé)任公司（以下簡稱“拓峰科技”）自主開發(fā)的電磁強氧化工藝對焦化廢水進(jìn)行深度處理，取得了非常理想的處理效果。電磁強氧化工藝的機理如下：
1、在電磁場的作用下，不僅可以使極性分子發(fā)生激烈的震動，同樣也可以使非極性分子發(fā)生震動，由于大部分有機物分子中存在大量的碳?xì)滏I和碳碳鍵，而它們的震動頻率是不一致的，因此在相同頻率電磁場中產(chǎn)生的振幅也各不相同，勢必引起其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生扭曲，這就可以大幅度降低其分解、氧化的化學(xué)能，使氧化反應(yīng)速度提高數(shù)十倍、甚至幾千倍，從而使許多在常溫、常壓條件下不可能發(fā)生的氧化反應(yīng)發(fā)生。
2、氧化劑的氧化電勢是一個溫度函數(shù)。通常反應(yīng)溫度越高，其氧化電勢也越高，相應(yīng)的氧化反應(yīng)速度也越快，因此一些在常溫、常壓條件下不能發(fā)生的氧化反應(yīng)在高溫、高壓條件下就可能發(fā)生。
3、在本工藝中加入了部分反應(yīng)載體（固態(tài)反應(yīng)介質(zhì)），它對電磁波具有強烈的吸收作用，同時可以瞬時將其吸收的電磁能在其表面產(chǎn)生“熱點”，“熱點”的局部瞬間溫度可達(dá)到1000℃以上，在水中同時產(chǎn)生局部幾十MPa的高壓，創(chuàng)造了類似超臨界氧化的工藝條件。反應(yīng)載體（固態(tài)反應(yīng)介質(zhì)）另一個重要的作用是將污染物、氧化劑同時吸附到其“熱點”表面，因此使污染物的氧化、分解反應(yīng)可以獲得極高的氧化電勢，促使氧化反應(yīng)的發(fā)生。
4、反應(yīng)載體（固態(tài)反應(yīng)介質(zhì)）中加入了少量的過渡金屬元素，過渡金屬元素基本上富集在“熱點”附近，這不僅可以提高“熱點”的數(shù)量和溫度，同時也起到了催化劑的作用（類似濕法催化氧化工藝），進(jìn)一步降低了氧化分解反應(yīng)的化學(xué)能，提高了處理效果。
拓峰科技采用此工藝對某鋼鐵公司焦化廠的焦化廢水生化處理后的出水進(jìn)行連續(xù)模擬實驗，處理后出水COD達(dá)到50mg/L以下，色度低于3倍，為無色透明狀，已經(jīng)難于用肉眼和普通的純凈水區(qū)別。（詳見圖1）
為了進(jìn)一步確認(rèn)電磁強氧化工藝的處理效果，拓峰科技委托某大學(xué)環(huán)境與能源中心對電磁強氧化深度處理的生化處理后的焦化廢水進(jìn)行了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)譜（GC-MS）分析，其分析結(jié)果見圖2。
我們通過生化出水與電磁強氧化處理后出水的GC-MS圖譜對比，可以得到以下結(jié)論：
1、在焦化生化出水中檢測到103種有機物質(zhì)（采用質(zhì)譜NIST譜庫進(jìn)行鑒定），其中質(zhì)量含量超過2%的有機物有8種，基本上是苯酚及其衍生物和一部分含苯環(huán)的脂類化合物。
2、電磁強氧化處理后出水僅檢測到9種有機污染物，并且殘留的污染物濃度也有大幅度的降低，表明該工藝能有效去除焦化廢水中不能被生化處理的污染物。電磁強氧化深度處理后沒有其它新的污染物產(chǎn)生，不會產(chǎn)生二次污染物。
由于，電磁強氧化工藝不需要高溫、高壓的工作環(huán)境，因此具有很大的可操作性和實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的可能性。拓峰科技已建成了處理量1-5m3/h的半工業(yè)性試驗裝置，經(jīng)試運行后，處理結(jié)果達(dá)到理想目標(biāo)。
該工藝非常適合我國的國情。因為我國絕大部分焦化企業(yè)都已建成焦化廢水的生化處理設(shè)施，因此只需投入少量資金，在企業(yè)原設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，可有效解決我國當(dāng)前焦化廢水對環(huán)境污染的問題。 |
