臭氧催化氧化深度处理焦化废水技术梳理

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2024-0529

摘要/Abstract

摘要：

焦化废水深度处理可大幅降低污染物浓度，满足废水零排放处理的进水要求。经文献计量学分析发现，臭氧氧化为焦化废水深度处理的研究热点，实际应用最为广泛。基于臭氧制备成本高、利用率低的技术瓶颈，提出吸附材料、微纳气泡、过臭氧氧化和活性金属4种臭氧催化氧化技术，活性金属催化臭氧氧化更适用于深度处理焦化废水，相比单一臭氧处理，其对TOC和COD的处理效果提升了12%~42%。臭氧催化氧化适用条件通常为温度20~25 ℃、pH中性或弱碱性、臭氧消耗量（以处理单位COD消耗的臭氧质量计）0.25~0.70 mg/mg，可结合实际焦化废水特点调整优化。pH对·OH的生成和催化剂的活性均存在影响，将废水pH调节至催化剂的零电荷点附近可确保臭氧催化氧化的高效运行。焦化废水中常见的阴阳离子对污染物的去除效果大多存在抑制作用，针对Cl^-、SO₄ ^2-、CO₃ ^2-等Lewis碱开展焦化废水臭氧催化氧化机理分析，可为催化剂定向改良和进一步水质调控提供借鉴。

关键词: 焦化废水, 深度处理, 臭氧催化氧化, 催化工艺

Abstract:

The advanced treatment of coking wastewater can significantly reduce the concentration of pollutants and meet the inlet requirements for zero-discharge treatment. Through bibliometric analysis, it was found that ozone oxidation was a research hotspot in the advanced treatment of coking wastewater, and it was also the most widely used technology in practical treatment. Based on the technical bottlenecks of high ozone preparation cost and low utilization rate, four catalytic ozone oxidation technologies, such as adsorption materials, micro/nano bubbles, peroxide oxidation and active metal, were proposed. Active metal catalytic ozone oxidation was more suitable for the advanced treatment of coking wastewater, and the treatment efficiency of TOC and COD increased by 12%-42%, compared with single ozone treatment. The applicable conditions for ozone catalytic oxidation were usually temperature of 20-25 ℃, pH of neutral or weakly alkaline, and ozone consumption of 0.25-0.70 mg/mg (calculated based on the amount of ozone consumed by treating per unit COD), which could be adjusted and optimized according to the characteristics of actual coking wastewater. pH had an impact on the generation of ·OH and the activity of catalysts. Adjusting the pH of wastewater to near the zero-charge point of the catalyst could ensure efficient ozone catalytic oxidation. Additionally, common anions and cations in coking wastewater mostly had an inhibitory effect on the removal efficiency of pollutants. Therefore, the mechanism analysis of Lewis bases such as Cl^-, SO₄ ^2-, and CO₃ ^2- in ozone catalytic oxidation of coking wastewater could provide reference for targeted improvement of catalysts and further water quality control.

Key words: coking wastewater, advanced treatment, ozone catalytic oxidation, catalytic technologies

中图分类号:

X784
X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2025/V45/I5/29

图/表 6

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活性金属种类	载体材料	处理污水	去除率（臭氧氧化→催化臭氧氧化）	参考文献
Mn（NO₃）₂、Ce（NO₃）₃	γ-Al₂O₃	石化二级出水	TOC：9.86%→52.02% COD：22.73%→60.89%	〔19〕
MnO₂、CeO₂	γ-Al₂O₃	反渗透浓水	COD：15.7%→27.6%	〔20〕
Cu（NO₃）₂、Mn（NO₃）₂、Ce（NO₃）₃	γ-Al₂O₃	难降解有机工业废水	COD：60.61%（三金属催化） COD：44.25%（双金属催化）	〔21〕
Ce（硝酸预处理）	天然沸石	青霉素废水	青霉素G：9%→31%	〔22〕
Ni（NO₃）₂、Co（NO₃）₂		焦化废水尾水	草酸：20%→65%~91%	〔23〕
Cu（NO₃）₂、Mn（NO₃）₂、Ce（NO₃）₃	Al₂O₃	生化后的焦化废水	COD：50.7%→84.2% 氨氮：43.6%→36.3%	〔24〕
Mn（NO₃）₂	γ-Al₂O₃	煤化工废水	COD：24.4%→49.3%	〔25〕

活性金属种类	载体材料	处理污水	去除率（臭氧氧化→催化臭氧氧化）	参考文献
Mn（NO₃）₂、Ce（NO₃）₃	γ-Al₂O₃	石化二级出水	TOC：9.86%→52.02% COD：22.73%→60.89%	〔19〕
MnO₂、CeO₂	γ-Al₂O₃	反渗透浓水	COD：15.7%→27.6%	〔20〕
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Ce（硝酸预处理）	天然沸石	青霉素废水	青霉素G：9%→31%	〔22〕
Ni（NO₃）₂、Co（NO₃）₂		焦化废水尾水	草酸：20%→65%~91%	〔23〕
Cu（NO₃）₂、Mn（NO₃）₂、Ce（NO₃）₃	Al₂O₃	生化后的焦化废水	COD：50.7%→84.2% 氨氮：43.6%→36.3%	〔24〕
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