1. 煤化工废水简介

煤化工废水主要是指煤直接液化、煤气化和炼焦等工艺过程中产生的废水。经过煤气水分离工序，大部分污染物得以回收，但废水中仍含有含有大量的酚、油、烷烃等有机物和硫化氢、氰类、氨氮等有毒物质。一般废水的COD为2000-4000mg/L、氨氮200-500mg/L，总酚300-1000mg/L，挥发酚50-300 mg/L^[1]。难降解有机物多且含有有毒物质，这使得传统的物化-生化处理技术处理煤化工废水很难达标。高级氧化技术是一种新型高效绿色的水处理技术，该技术可以克服传统物化法、生化法的技术缺点，提高废水的可生化性和降解效率^[2]。

2. 煤化工废水的主要处理技术

2.1臭氧氧化技术

煤化工废水的一些难降解的有机物很难去除，用臭氧氧化法去除时，可以很明显的降低COD，提高出水的可生化性，同时也降低了色度。反应速率也很快，对后续处理设施的影响很小，但是臭氧氧化反应的产物是醛和羧酸，不能与臭氧产生二次反应，因此工业上应用臭氧氧化的例子很少^[3]。吴翠荣^[4]研究了预处理（隔油-气浮-脱酚-蒸氨） 高效组合生物处理(二级内循环UASB-ABFB) 高级氧化处理（臭氧氧化法）。结果显示，原水的COD浓度指标为22385mg/L,出水的COD可以降至21.8mg/L,满足了国家排放标准。

2.2催化湿式氧化技术

催化湿式氧化法是在传统的湿式氧化技术上加入一些适用的催化剂再加以改进的技术。催化湿式氧化技术的优点是去除效果很明显，能大幅度的提高水的可生化性而且净化效率非常的高。安路阳等^[5]采用CJF-1型的永磁旋转搅拌反应釜，CN^-初始质量浓度为2g/L的氰化钾水溶液为0.5L。反应的温度和压力为130摄氏度、6000Pa、搅拌的速率为每分钟600转，反应60min后，CN^-去除率高达将近80%。袁金磊^[6]制备了复合负载型催化剂，用改良版的湿式氧化技术处理煤化工废水，通过实验列举出了各项指标（催化剂投加量、温度、反应的时间及氧分压）对废水中的COD、氨氮去除的影响。实验结果表明去除率高达97.9%,但是缺点是条件非常的苛刻需要高温高压，而且制造的催化剂成本也很高而且催化剂本身也不稳定，所以得进一步的改善。

2.3超声波氧化技术

超声波氧化技术利用超声波辐射的溶液在高温高压下产生的具有强氧化性的#183;OH降解有机物。徐长城^[7]通过实验，在超声波平率为18KHz时，声强为11.94W/cm²。处理浓度为28.23mg/L、pH为8.7的苯酚溶液，该溶液的降解率达到了75.8%。但是该技术的成本比较高而且处理量比较少而不能应用到工程中。

2.4电化学氧化技术

电化学氧化技术是通过电极氧化反应去除水中污染物的过程。程迪等^[8-10]通过实验表明电化学氧化技术对煤化工废水中的COD、氨氮有很高的去除效果，去除率大于50%。但是对盐的去除效果则不明显。而且煤化工废水的盐含量比较高，会对电极的催化活性造成很大的影响，所以在工程中也不适用。

2.5光催化氧化技术

光催化氧化技术的氧化过程，是在反应的样本中加入半导体的催化剂，然后放到有紫外线照射的地方，过程中产生#183;OH，通过#183;OH的强氧化性对有机污染物实现降解^[11]。李书珍^[12]采用了UV/US工艺处理含苯酚的煤化工废水，结果显示，常温常压、pH为3、反应时间为120min-180min，煤化工废水中的苯酚的降解率可以达到100%。光催化氧化技术的反应条件很温和、去除效率高，但是紫外光的吸收范围比较窄，光能的利用率比较低等缺陷，所以得进一步的优化。

2.6芬顿法氧化技术

芬顿试剂就是亚铁盐和双氧水的组合，过氧化氢在亚铁离子的作用下产生#183;OH，其氧化能力很强，适合处理难降解废水。与其他的氧化技术相比反应速率快、设备简单造价成本低、反应物易得等优点，但是反应条件比较苛刻，必须在酸性环境下才能进行（pH在3-5最好）^[13]。

3. 臭氧氧化技术处理煤化工废水的研究

3.1臭氧的氧化机理

臭氧有很强的氧化性，可以与大量的有机物参与反应。其反应的主要方式有两种，一种是直接氧化，另一种是间接氧化。

3.1.1直接氧化反应

直接氧化是指臭氧分子直接氧化有机物，其反应速率相对较慢。反应具有选择性，且速率常数在1-10³M^-1S^-1。臭氧具有偶极性、亲电性、亲核性，直接氧化包含了亲电反应、亲核反应、Crigree机理，说明了臭氧的偶级结构可以使有机物的不饱和键断裂，起到了开环断键作用，能够降解有机物^[14]。