我国是世界上最大的焦炭生产国,焦炭产量占世界焦炭总产量的36%左右,出口量占世界焦炭贸易总量的50%以上。而目前我国生产一吨焦炭就产生1~1.5吨焦化废水,焦化废水中含有大量严重污染环境的多环芳香烃化合物、杂环化合物、酚及酚的衍生物和有机氯化物等有毒有害物质,并具有难生物降解特征,是最典型的工业难处理废水。我国对焦化废水处理技术给予了高度重视,国家在“十一五”环境保护规划中强调指出:要求到2010年焦化污水处理达标率为100%,处理后COD含量不大于100mg/L。但是由于技术原因,目前我国绝大部分焦炭生产企业的焦化废水处理工艺无法达到以上要求。
    近年来,国内外许多企业、高校及科研单位开展了焦化废水新技术的研发工作,取得了一定的效果,其中取得良好效果的有超临界水氧化工艺和湿法催化氧化工艺,它们均能将焦化废水的COD去除率达到99%以上,但是其苛刻的工艺运行条件制约了其在工业性生产中应用。例如超临界氧化工艺的工作压力大于22.1MPa、工作温度大于374.3℃;又如湿法催化氧化工艺工作温度是250℃、工作压力为7MPa,这些条件在现阶段是很难实现工业化的,同时湿法催化氧化的催化剂不仅十分昂贵,而且还非常容易失活,在经济上难以接受。
    经过近5年的潜心专研,AG亚游集团科技开发有限责任公司(以下简称“拓峰科技”)自主开发的电磁强氧化工艺对焦化废水进行深度处理,取得了非常理想的处理效果。电磁强氧化工艺的机理如下:
    1、在电磁场的作用下,不仅可以使极性分子发生激烈的震动,同样也可以使非极性分子发生震动,由于大部分有机物分子中存在大量的碳氢键和碳碳键,而它们的震动频率是不一致的,因此在相同频率电磁场中产生的振幅也各不相同,势必引起其分子结构发生扭曲,这就可以大幅度降低其分解、氧化的化学能,使氧化反应速度提高数十倍、甚至几千倍,从而使许多在常温、常压条件下不可能发生的氧化反应发生。
    2、氧化剂的氧化电势是一个温度函数。通常反应温度越高,其氧化电势也越高,相应的氧化反应速度也越快,因此一些在常温、常压条件下不能发生的氧化反应在高温、高压条件下就可能发生。
    3、在本工艺中加入了部分反应载体(固态反应介质),它对电磁波具有强烈的吸收作用,同时可以瞬时将其吸收的电磁能在其表面产生“热点”,“热点”的局部瞬间温度可达到1000℃以上,在水中同时产生局部几十MPa的高压,创造了类似超临界氧化的工艺条件。反应载体(固态反应介质)另一个重要的作用是将污染物、氧化剂同时吸附到其“热点”表面,因此使污染物的氧化、分解反应可以获得极高的氧化电势,促使氧化反应的发生。
    4、反应载体(固态反应介质)中加入了少量的过渡金属元素,过渡金属元素基本上富集在“热点”附近,这不仅可以提高“热点”的数量和温度,同时也起到了催化剂的作用(类似湿法催化氧化工艺),进一步降低了氧化分解反应的化学能,提高了处理效果。  
    拓峰科技采用此工艺对某钢铁公司焦化厂的焦化废水生化处理后的出水进行连续模拟实验,处理后出水COD达到50mg/L以下,色度低于3倍,为无色透明状,已经难于用肉眼和普通的纯净水区别。(详见图1)
 

技术研发:拓峰公司应用电磁强氧化技术处理焦化废水取得重大突破
    为了进一步确认电磁强氧化工艺的处理效果,拓峰科技委托某大学环境与能源中心对电磁强氧化深度处理的生化处理后的焦化废水进行了气相色谱质谱联谱(GC-MS)分析,其分析结果见图2
技术研发:拓峰公司应用电磁强氧化技术处理焦化废水取得重大突破

   我们通过生化出水与电磁强氧化处理后出水的GC-MS图谱对比,可以得到以下结论:
   1、在焦化生化出水中检测到103种有机物质(采用质谱NIST谱库进行鉴定),其中质量含量超过2%的有机物有8种,基本上是苯酚及其衍生物和一部分含苯环的脂类化合物。
   2、电磁强氧化处理后出水仅检测到9种有机污染物,并且残留的污染物浓度也有大幅度的降低,表明该工艺能有效去除焦化废水中不能被生化处理的污染物。电磁强氧化深度处理后没有其它新的污染物产生,不会产生二次污染物。
   由于,电磁强氧化工艺不需要高温、高压的工作环境,因此具有很大的可操作性和实现工业化应用的可能性。拓峰科技已建成了处理量1-5m3/h的半工业性试验装置,经试运行后,处理结果达到理想目标。
   该工艺非常适合我国的国情。因为我国绝大部分焦化企业都已建成焦化废水的生化处理设施,因此只需投入少量资金,在企业原设施的基础上进行改造,可有效解决我国当前焦化废水对环境污染的问题。