蘭炭廢水是指煤在中低溫干餾(約650℃)加工過程中產生的廢水，含有酚、焦油及氨等難降解的有機污染物，其成分類似于焦化廢水。近年來，有很多關于焦化廢水的治理研究，如焚燒法、電化學氧化法、混凝法、吸附法及利用煙道氣處理焦化廢水等，但都由于昂貴的費用或可操作性差而使廠家望而止步。目前，工廠廣泛使用的是普通生化處理工藝，但其出水指標并未完全達標。因此，我們采用高效處理高濃度、難降解有機廢水的方法——催化濕式氧化法(Catalytic W et A ir Ox idation，簡稱CWAO)。催化濕式氧化是指在一定溫度(125 ~320℃)、壓力(0. 5 ~ 20MPa) 和催化劑的作用下，經空氣或氧氣氧化，使廢水中的有機物及氨分別氧化分解成CO2、H2O及N2 等無害物質。該技術具有占地面積小、氧化速度快、處理效率高及無二次污染等優點，有很廣泛的應用前景。
本研究采用催化濕式氧化技術處理蘭炭廢水,使用自制催化劑處理廢水、考察了各反應條件參數對處理效果的影響。
1 實驗部分
1. 1 廢水來源及性質
實驗水樣取自陜北某蘭炭生產企業的生產廢水，CODcr = 26780mg /L，pH 值= 8。
1. 2 實驗裝置
圖1 催化濕式氧化實驗裝置
1. 3 催化劑的制備
將經過預處理的催化劑載體2~3mm 的γ-A l2O3 投入到一定量的Cu、Mn和C e的硝酸鹽水溶液中，在室溫條件下浸漬12h，然后將其放于烘箱中在105℃下干燥12 h，最后在600℃下焙燒4. 5h，便得到CuO-MnO2-C eO2/γ- Al2O3 催化劑。
1. 4 CWAO實驗方法
將廢水和一定量催化劑加入高壓反應釜內，通入一定量N2 保護升溫，達到設定溫度后，開動攪拌器，通入反應所需要的氧氣，此時作為反應的“零時刻”。反應一定時間后，測定出水CODcr。
2 結果與討論
2. 1 濕式氧化與催化濕式氧化的比較
為考察CuO-MnO2-CeO2 /γ- Al2O3催化劑對蘭炭廢水的催化活性，我們對比了濕式氧化和催化濕式氧化處理蘭炭廢水的效果。在反應溫度為150℃，氧分壓為1. 6MPa，進水pH = 8，催化劑投加量為10g/L的條件下反應，結果如圖2所示。
由圖2可以看出，在相同反應條件下，催化濕式氧化效果遠大于濕式氧化，從濕式氧化的17. 3%提高到CuO-MnO2 - CeO2 /γ- Al2O3 催化濕式氧化的77. 8%，說明此催化劑處理蘭炭廢水時表現出較好的催化活性。
從圖2還可得，隨著反應時間的延長，前30min內CODcr去除率急劇上升，而后去除率緩慢上升，反應120min后去除率可達77. 8% 。
2. 2 反應溫度對CWAO反應的影響
反應溫度是影響反應速度的重要因素。在P(O2)= 1. 6MPa，pH 值= 8，催化劑投加量為10g /L,不同反應溫度下反應90m in后，CODcr的去除率如圖3所示。
圖3 反應溫度對CODcr去除率的影響
由圖3可得，反應溫度對催化效果影響顯著，提高溫度有利于加快氧化速率。雖然高溫有利于反應，但考慮到設備承受力和經濟性，溫度不宜過高。
2. 3 氧氣分壓對CWAO反應的影響
系統總壓對氧化反應沒有直接的影響，它與溫度耦合。氧分壓在一定范圍內對氧化速度有一定的影響，在T = 150℃，pH 值= 8，催化劑投加量為10g/L，不同氧氣分壓條件下反應90m in后CODcr的去除率如圖4所示。
圖4 氧氣分壓對CODcr去除率的影響
由圖4可得，在相同條件下隨著氧氣分壓的增大，CODcr去除率增大，這是因為在一定范圍內隨著P(O2)的升高，氧的溶解度增大，有利于氧化反應的進行。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
2. 4 進水pH 對CWAO反應的影響
在T= 150℃，P(O2)= 1. 6MPa，催化劑投加量為10g /L條件下，不同進水pH 的廢水反應90m in后，測定其出水CODcr，結果如圖5所示。
由圖5可得，酸性條件下有利于CODcr的去除;但與此同時，酸性條件下催化劑中的Cu 流失較嚴重。因此，平衡二者，選擇原水的pH 值= 8。
圖5 進水pH 值對CODc r去除率的影響
2. 5 催化劑投加量對CWAO反應的影響
在T=150℃，P(O2)= 1. 6MPa，進水pH 值=8，加入不同劑量的催化劑，反應120m in后，取水測定其CODcr，結果如圖6所示。
圖6 催化劑投加量對CODcr去除率的影響
從圖6可以看出，隨著催化劑投加量的增大,CODcr去除率逐漸增大，當投加量大于10g /L 時,CODcr去除率趨于穩定，過多的催化劑則會造成資源浪費，增加處理成本，因此選擇最佳催化劑投加量為10g/L。
3 結論
(1)將CuO- MnO2 - CeO2 /γ- Al2O3 催化劑用于CWAO 處理蘭炭廢水是可行的，CODcr去除率從濕式氧化的17. 3%提高到77. 8%。
(2)隨著反應溫度、氧氣分壓、催化劑投加量的增大，CODcr去除率增大; 催化劑投加量最佳選為10g/L。
(3)隨著進水pH 值的減小，CODcr的去除率增大; 但酸性條件下，催化劑中的Cu流失較嚴重。因此，平衡二者，pH 值選擇原水的pH 值= 8。(山東化工)
