臭氧氧化處理化工污水廠尾水

劉 琴， 黃春林

（上海洗霸科技股份有限公司，上海 200437）

臭氧氧化處理化工污水廠尾水

劉 琴， 黃春林

（上海洗霸科技股份有限公司，上海 200437）

采用臭氧氧化工藝處理某化工污水廠尾水，考察了臭氧投加量對(duì)廢水處理效果的影響，并進(jìn)行了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最佳臭氧投加量為67 mg/L，在此條件下，處理后廢水的COD去除率為19%，色度去除率為90%，UV254去除率為79%，BOD5/COD為0.11。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果表明：臭氧氧化去除廢水COD的反應(yīng)適合采用二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行擬合，二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為y=0.000 1x+0.000 3，相關(guān)系數(shù)為0.938 5；臭氧氧化去除廢水色度的反應(yīng)更適合采用一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行擬合，一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為y=0.105 0x-0.018 4，相關(guān)系數(shù)為0.990 3。

臭氧氧化；污水廠；尾水；COD；色度；BOD5/COD

某化工污水廠主要接收精細(xì)化工和石油化工企業(yè)的廢水，它接收的廢水具有色度高、難生物降解等特點(diǎn)。該化工污水廠采用“A/O+混凝—絮凝+氣浮”工藝處理廢水，出水能滿足現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。但隨著國(guó)家環(huán)境保護(hù)力度的加大和社會(huì)各界對(duì)環(huán)境的要求越來越高，該化工污水廠面臨著提標(biāo)改造的問題。另一方面，由于工業(yè)區(qū)內(nèi)的化工企業(yè)日益增多，污水廠接收的廢水成分也越來越復(fù)雜，廢水中含有大量的有機(jī)物，導(dǎo)致污水廠尾水的色度及COD上升，因此需要尋找進(jìn)一步降低尾水色度和COD的方法。臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，它在給水處理、污水深度處理以及作為生化處理的預(yù)處理等方面都受到廣泛的關(guān)注，同時(shí)臭氧在色度去除方面也有較好的應(yīng)用［1-5］。

本工作研究了臭氧氧化對(duì)化工污水廠尾水的處理效果及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，為選擇合適的后續(xù)處理工藝提供技術(shù)參數(shù)和理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 廢水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)廢水取自某化工污水廠氣浮池出水。COD為 70 mg/L，BOD5為2.13 mg/L，UV254為0.13 cm-1，pH=8.2，色度200度。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

以氧氣為氣源，采用Degrement 公司LAB2B型臭氧發(fā)生器，產(chǎn)生的臭氧以一定的投加量加入到反應(yīng)箱中。待處理廢水由原水箱泵入反應(yīng)箱中，調(diào)節(jié)廢水停留時(shí)間與臭氧接觸發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)箱體積約為20 L，分為3格。待處理廢水依次流過3個(gè)反應(yīng)格，與臭氧充分接觸。反應(yīng)后的出水進(jìn)入出水箱。殘余尾氣由尾氣破壞器破壞后排放。實(shí)驗(yàn)裝置見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

1.3 分析方法

采用重鉻酸鉀法測(cè)定COD［6］；采用稀釋與接種法測(cè)定BOD5［7］；采用鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法測(cè)定色度［8］；采用紫外分光光度法測(cè)定UV254［9］；采用KI吸收法測(cè)定臭氧的濃度［10］。

2 結(jié)果與討論

2.1 臭氧投加量對(duì)COD去除率的影響

臭氧投加量對(duì)COD去除率的影響見圖2。

圖2 臭氧投加量對(duì)COD去除率的影響

由圖2可見：當(dāng)臭氧投加量較小時(shí)，隨著臭氧投加量的增加COD去除率較快增加；當(dāng)臭氧投加量為40 mg/L時(shí)，COD去除率為17%；再增大臭氧投加量，COD去除率變化不大；當(dāng)臭氧投加量為67 mg/L時(shí)，COD去除率為19%，說明這一階段投加的臭氧主要被一些大分子、難氧化的物質(zhì)所消耗，臭氧的氧化作用使得這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，轉(zhuǎn)變?yōu)橐籽趸漠a(chǎn)物；繼續(xù)增加臭氧投加量，這些易氧化的產(chǎn)物進(jìn)一步得到降解，COD去除率提高；當(dāng)臭氧投加量為120 mg/L時(shí)，COD去除率為26%。

2.2 臭氧投加量對(duì)色度去除率的影響

臭氧投加量對(duì)色度去除率的影響見圖3。由圖3可見：當(dāng)臭氧投加量較小時(shí)，隨著臭氧投加量的增加色度去除率不斷升高；當(dāng)臭氧投加量為67 mg/L時(shí)，色度去除率為90%；繼續(xù)增加臭氧投加量，色度去除率不再升高。

圖3 臭氧投加量對(duì)色度去除率的影響

2.3 臭氧投加量對(duì)UV254去除率的影響

臭氧投加量對(duì)UV254去除率的影響見圖4。

圖4 臭氧投加量對(duì)UV254去除率的影響

由圖4可見：當(dāng)臭氧投加量較小時(shí)，隨著臭氧投加量的增加UV254去除率迅速升高；當(dāng)臭氧投加量為40 mg/L時(shí)，UV254去除率達(dá)73%。這是因?yàn)槲鬯畯S尾水中含有較多的木質(zhì)素、丹寧酸、腐殖質(zhì)和各種含有芳香烴和雙鍵或羰基的共軛體系有機(jī)物，這些有機(jī)物在波長(zhǎng)254 nm處都有強(qiáng)烈的吸收，在較小的臭氧投加量下，臭氧分子與其分解的羥基自由基可以直接攻擊芳環(huán)或雙鍵等活性點(diǎn)位，通過開環(huán)或斷鍵等將大分子有機(jī)物打碎成小分子有機(jī)物，使大多數(shù)含有C=C、C=O雙鍵結(jié)構(gòu)的有機(jī)物活性基團(tuán)受到破壞，同時(shí)臭氧利用其強(qiáng)氧化性破壞廢水中有機(jī)物的芳香環(huán)和雙鍵結(jié)構(gòu)，使有機(jī)物對(duì)紫外的吸收性減弱，導(dǎo)致UV254去除率升高［11-13］； 進(jìn)一步增加臭氧投加量到67 mg/L時(shí)，UV254去除率緩慢增加至79%；再提高臭氧投加量時(shí)，UV254去除率基本不發(fā)生變化。

2.4 臭氧投加量對(duì)廢水BOD5/COD的影響

臭氧投加量對(duì)廢水BOD5/COD的影響見圖5。由圖5可見：隨著臭氧投加量的增加，廢水的BOD5/COD逐漸提高；當(dāng)臭氧投加量為100 mg/L時(shí)，廢水的BOD5/COD最高，為0.13；繼續(xù)增加臭氧投加量，BOD5/COD略有下降。這是因?yàn)槌粞跄軌驅(qū)U水中的大分子有機(jī)物氧化分解為小分子有機(jī)物，使部分難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為新的易降解有機(jī)物，從而使廢水的BOD5/COD發(fā)生變化［14-16］。

圖5 臭氧投加量對(duì)廢水BOD5/COD的影響

2.5 最佳臭氧投加量的確定

綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)最佳臭氧投加量為67 mg/L，在此條件下，處理后廢水的COD去除率為19%，色度去除率為90%，UV254去除率為79%，BOD5/COD 為0.11。

2.6 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

在臭氧流量為0.8 L/min、臭氧投加量為50 mg/ L的條件下進(jìn)行臭氧氧化去除廢水COD和色度的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。

臭氧氧化去除廢水COD的動(dòng)力學(xué)曲線見圖6。由圖6可見，臭氧氧化去除廢水COD的反應(yīng)適合采用二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行擬合。二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為y=0.000 1x+0.000 3，相關(guān)系數(shù)為0.938 5，反應(yīng)速率常數(shù)（k2）為0.000 1 L/（mol·s）。

臭氧氧化去除廢水色度的動(dòng)力學(xué)曲線見圖7。動(dòng)力學(xué)擬合結(jié)果見表1。由圖7和表1可見，臭氧氧化去除色度的反應(yīng)更適合采用一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行擬合。一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為y=0.105 0x-0.018 4，相關(guān)系數(shù)為0.990 3，反應(yīng)速率常數(shù)（k1）為0.105 min-1。

圖6 臭氧氧化去除廢水COD的動(dòng)力學(xué)曲線

圖7 臭氧氧化去除廢水色度的動(dòng)力學(xué)曲線

表1 臭氧氧化去除色度的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)擬合結(jié)果

3 結(jié)論

a）采用臭氧氧化工藝處理化工污水廠尾水，最佳臭氧投加量為67 mg/L，在此條件下，處理后廢水的COD去除率為19%，色度去除率為90%，UV254去除率為79%，BOD5/COD為0.11。

b）臭氧氧化去除廢水COD的反應(yīng)適合采用二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行擬合。二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為y=0.000 1x+0.000 3，相關(guān)系數(shù)為0.938 5，反應(yīng)速率常數(shù)（k2）為0.000 1 L/（mol·s）。

c）臭氧氧化去除廢水色度的反應(yīng)更適合采用一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行擬合。一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為y=0.105 0x-0.018 4，相關(guān)系數(shù)為0.990 3，反應(yīng)速率常數(shù)（k1）為0.105 min-1。

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（編輯 祖國(guó)紅）

Treatment of tail water from chemical wastewater treatment plant by ozone oxidation

Liu Qin，Huang Chunlin
（Shanghai Emperor of Cleaning Hi-Tech Co. Ltd.，Shanghai 200437，China，）

The tail water from a chemical wastewater treatment plant was treated by ozone oxidation process. The effect of ozone dosage on wastewater treatment was studied and the reaction kinetics was investigated. The experimental results show that under the condition of optimum ozone dosage 67mg/L，the removal rates of COD，chroma and UV254are 19%，90%，79% respectively，and the BOD5/COD is 0.11. The reaction kinetics analysis results show that：The ozone oxidation process for COD removal fi ts the second order reaction kinetics，and the kinetic equation is y=0.000 1x+0.000 3 with 0.938 5 of the correlation coeffi cient；The ozone oxidation process for chroma removal fi ts the fi rst order reaction kinetics，and the kinetic equation is y=0.105 0x-0.018 4 with 0.990 3 of the correlation coeffi cient.

ozone oxidation；tail water；wastewater treatment plant；COD；chroma；BOD5/COD

X703

A

1006-1878（2016）05-0543-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2016.05.013

2016 - 02 - 01；

2016 - 04 - 27。

劉琴（1981—），女，湖北省荊州市人，碩士，工程師，電話 18917732556，電郵 nuonuo812@126.com。