催化氧化技術(shù)在石化廢水處理中的應(yīng)用

　　一、催化氧化技術(shù)研究現(xiàn)狀

　　催化氧化技術(shù)按照催化氧化的原理大致可以分為：濕式催化氧化法、光催化氧化法、均相催化氧化法、多相催化氧化法4種。本質(zhì)上，這4種催化氧化法都是通過(guò)對(duì)氧化劑的分解產(chǎn)生催化作用，從而加快與氧化劑之間的化學(xué)反應(yīng)，某些強(qiáng)氧化可以在催化作用下，產(chǎn)生更強(qiáng)氧化性的基團(tuán)，能夠氧化分解高濃度難解的基團(tuán)，因此催化氧化法是石油化工廢水處理的廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)新技術(shù)之一。

　　二、催化氧化技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

　　1.催化氧化技術(shù)在石油廢水處理中的應(yīng)用

　　油田廢水經(jīng)過(guò)沉降、混凝、氣浮、斜板過(guò)濾、除油等工藝可以實(shí)現(xiàn)油水分離，但是經(jīng)過(guò)上述流程的處理，水中的含油量不滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，因此還需要進(jìn)行深度處理。

　　張海燕等以納米級(jí)TiO2半導(dǎo)體為光催化劑、以中壓汞燈為光源，對(duì)含油污水中油進(jìn)行光催化降解處理，研究了催化劑晶體結(jié)構(gòu)、粒度、用量、pH值以及與Fe或H2O2并存是對(duì)降解效果的影響：研究結(jié)果表明：納米級(jí)TiO2光催化劑具備較好的光催化降解油的活性;光催化降解油的活性與催化劑粒度、銳鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)含量成正比;油的光催化降解程度與催化劑用量多少有關(guān)，催化氧化劑的用量有一個(gè)最佳值，用量過(guò)少和過(guò)多都會(huì)使得油的光催化降解程度降低;油的降解率與污水初始pH值成反比;當(dāng)TiO2與Fe針或H2O2共存時(shí)，相同光照時(shí)間條件下，油的去除率可以提高5%～16%，油去除率達(dá)98%以上。

　　石油廢水處理中COD的達(dá)標(biāo)排放是環(huán)保治理的難題之一。劉春英等利用活性炭對(duì)有機(jī)污染物的吸附作用以及銅的催化作用，降低有機(jī)物分解的活化能，并利用曝氣增加污水中的溶解氧對(duì)廢水進(jìn)行氧化，從而減低廢水的COD，實(shí)現(xiàn)排放;研究了超聲波/紫外(uS/uv)光協(xié)同催化氧化水中對(duì)廢水中氯苯酚的降解處理效果，以及超聲波聲強(qiáng)、飽和氣體種類、和催化劑投加量、反應(yīng)溫度、溶液初始pH等因素對(duì)廢水中氯苯酚降解速率的影響;研究結(jié)果表明：US/UV協(xié)同催化氧化處理比單獨(dú)的超聲波處理、光化學(xué)處理效果好，廢水中氯苯酚的降解速率可以提高1.5至1.7倍，因此聲光聯(lián)合技術(shù)具有明顯的協(xié)同效應(yīng)。

　　在油氣田鉆探過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的鉆井廢液，鉆井廢液經(jīng)固液分離處理后產(chǎn)生的廢水具有高COD、高色度、高礦化度、高含油量等特點(diǎn)，必須進(jìn)行進(jìn)一步進(jìn)行處理。馬文臣等采用Fenton法對(duì)鉆井廢水進(jìn)行了催化氧化處理。研究結(jié)果表明：雙氧水與鐵鹽的摩爾比例、雙氧水與初始COD的摩爾比、pH值以及反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢水COD、色度的去除率都有較大的影響;經(jīng)過(guò)處理后，廢水的COD去除率可達(dá)80%以上，色度去除率可達(dá)98%以上。

　　鉆井廢水是鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的主要污染物之一，由于鉆井過(guò)程中加入了大量的處理劑，處理劑的種類多樣，因此使得鉆井具有復(fù)雜性、多樣性、分散性的特點(diǎn)，同時(shí)具有高色度、高懸浮物、高COD、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。張現(xiàn)斌等采用混凝.催化氧化技術(shù)對(duì)鉆井廢水進(jìn)行了的深度處理實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)對(duì)鉆井廢水的混凝處理，去除了廢水中的絕大多數(shù)污染物;在催化氧化處理過(guò)程中，采用Fenton催化技術(shù)降低了鉆井廢水中cOD;結(jié)果表明，鉆井廢水經(jīng)過(guò)深度處理后，色度、懸浮物、COD均有明顯的降低，，達(dá)到綜合污水排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB8978―1996);該技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、處理效果好的特點(diǎn)，能較好地適應(yīng)鉆井作業(yè)的流動(dòng)性和分散性。

　　2.催化氧化技術(shù)在化工廢水處理中的應(yīng)用

　　韋朝海等采用Fenton試劑催化氧化、非均相催化劑(用人造石吸附硝基苯制成)，同時(shí)引入紫外光處理含硝基苯廢水;研究結(jié)果表明：Fenton反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的鐵離子的復(fù)合物對(duì)硝基苯具有很好的選擇性，人造石吸附硝基苯并制成非均相催化劑具有較好的催化作用，引入的紫外光可以進(jìn)一步降低廢水的CODc。采用此方法不僅可以提高對(duì)硝基苯的降解率，而且還能夠加快反應(yīng)速率，硝基苯的降解速率可以提高4倍，由l7.48mg/(L?min)提高至71.22mg/(L?min)，反應(yīng)5min的硝基苯去除率可以提高10倍，由9.74%提高至91.79%。

　　隨著鋼鐵工藝的發(fā)展，焦化廢水產(chǎn)生量逐漸增多。焦化廢水的組成復(fù)雜，含有酚類、多環(huán)芳烴等有機(jī)物，這些成分對(duì)生物有毒，且難降解。光催化氧化法是通過(guò)光激發(fā)半導(dǎo)體催化劑產(chǎn)生光電子和光生空穴，由此引發(fā)一系列氧化還原反應(yīng)，降解有機(jī)物，從而達(dá)到降低廢水的COD指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)常用普通的生化技術(shù)處理此類廢水，但是處理后的水質(zhì)色度仍然很高，并且含有大量的有機(jī)物，難降解，不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　許海燕等對(duì)Fenton.混凝催化氧化反應(yīng)處理焦化廢水的影響因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中廢水進(jìn)行了紫外掃描，考察了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的反應(yīng)進(jìn)程;研究結(jié)果表明：焦化廢水在Fenton試劑的催化氧化下產(chǎn)生了易被混凝沉降的中間產(chǎn)物;控制適當(dāng)?shù)臏囟龋谶m當(dāng)?shù)乃釅A度，以及適量的Fenton試劑、混凝劑的條件下，CODc的去除率能夠達(dá)到87.30%，色度的去除率達(dá)到99.45%，CODc、色度指標(biāo)均滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　劉紅等以TiO2為催化劑、H2O2為氧化劑，在紫外光照射下，采用多相光催化氧化法對(duì)焦化廢水進(jìn)行處理，考察了影響C0D去除率的各種因素，得出了最優(yōu)工藝條件;研究結(jié)果表明：該法可以使焦化廠二沉池廢水的COD由350.3mg/L降低至53.1mg/L，COD去除率為84.8%。

　　三、結(jié)論及展望

　　催化氧化技術(shù)具有氧化能力強(qiáng)、氧化過(guò)程無(wú)選擇性等特點(diǎn)，在石油、化工廢水處理中具有良好的應(yīng)用前景，但還需要通過(guò)聯(lián)合光、聲、電等深度處理技術(shù)，不斷提高各種催化氧化技術(shù)的處理效率并降低成本，因此還需要對(duì)催化氧化技術(shù)進(jìn)行深入的研究，以達(dá)到處理效果與經(jīng)濟(jì)成本的最優(yōu)化的目的。(來(lái)源：中海油能源發(fā)展股份有限公司安全環(huán)保分公司)