臭氧催化氧化法處理污水廠二級(jí)出水的中試研究

耿長(zhǎng)君，蒲文晶，高 薇，王宏偉，鐘大輝，饒輝凱

(1.中國(guó)石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021；2.中國(guó)石油吉林石化公司 污水處理廠，吉林 吉林 132021)

某綜合化工污水處理廠二級(jí)生化出水COD約在80.0 mg/L，具有可生化性較差(BOD5/COD=0.05)、水量大的特點(diǎn)。為了使COD達(dá)到《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB31571—2015)直排要求(不超過(guò)50.0 mg/L)，需要采用深度處理工藝對(duì)二級(jí)生化出水做進(jìn)一步處理。目前深度處理技術(shù)主要有生物法、物理化學(xué)法、生物法和物理化學(xué)法耦合法。

臭氧催化氧化工藝是指在臭氧催化劑存在下對(duì)水中污染物進(jìn)行臭氧氧化處理的工藝，它將臭氧的強(qiáng)氧化性和催化劑的吸附、催化特性結(jié)合起來(lái)，能較為有效地解決有機(jī)物降解不完全的問(wèn)題，屬于物理化學(xué)法中的高級(jí)氧化技術(shù)[1-5]。

實(shí)驗(yàn)采用2套臭氧催化氧化中試裝置，對(duì)二級(jí)生化污水進(jìn)行連續(xù)式中試處理?？疾炝顺粞醮呋趸磻?yīng)器內(nèi)廢水采用不同流向時(shí)，COD去除效果和臭氧消耗運(yùn)行成本。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)采用臭氧催化氧化工藝，具體工藝流程圖及裝置見(jiàn)圖1和表1。

b 廢水下向流圖1 臭氧催化氧化中試工藝流程圖

將定量的二級(jí)生化出水和臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧混合氣同時(shí)連續(xù)打入臭氧催化氧化反應(yīng)器中，二級(jí)生化出水經(jīng)臭氧催化氧化處理后從反應(yīng)器另一端出口排出，臭氧尾氣從反應(yīng)器上部排出。

表1 主要模試裝置規(guī)格及材質(zhì)

1.2 實(shí)驗(yàn)用水

實(shí)驗(yàn)用水為二級(jí)生化出水，取自某石化污水處理廠二沉池出水口，實(shí)驗(yàn)水質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)

1.3 運(yùn)行參數(shù)

臭氧催化氧化工藝主要運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 主要運(yùn)行參數(shù)

1.4 分析方法

CODcr：重鉻酸鉀法；氣體中臭氧濃度：紫外臭氧檢測(cè)儀。

2 結(jié)果與討論

2.1 廢水上向流運(yùn)行效果

臭氧催化氧化反應(yīng)器內(nèi)廢水采用上向流運(yùn)行方式時(shí)，裝置對(duì)二級(jí)生化出水中COD的去除效果見(jiàn)圖2。

運(yùn)行時(shí)間/d圖2 上向流COD去除效果

由圖2可見(jiàn)，臭氧催化氧化反應(yīng)器的臭氧投加量為43.3 mg/L，進(jìn)水COD為65.1～92.8 mg/L，平均值為79.9 mg/L，出水COD為27.5～48.6 mg/L，平均值為38.8 mg/L，去除率為35.9 %～67.1 %，平均值為50.1 %，氧化出水COD≤50.0 mg/L的達(dá)標(biāo)率為100 %。

2.2 廢水下向流運(yùn)行效果

臭氧催化氧化反應(yīng)器內(nèi)廢水采用下向流運(yùn)行方式時(shí)，裝置對(duì)二級(jí)生化出水中COD的去除效果見(jiàn)圖3。

運(yùn)行時(shí)間/d圖3 下向流COD去除效果

由圖3可見(jiàn)，臭氧催化氧化反應(yīng)器的臭氧投加量為35.3 mg/L，進(jìn)水COD為65.1～92.8 mg/L，平均值為80.4 mg/L，出水COD為41.5～54.2 mg/L，平均值為47.5 mg/L，去除率為30.6 %～55.3 %，平均值為40.7 %，氧化出水COD≤50.0 mg/L的達(dá)標(biāo)率為69.2 %。

2.3 臭氧消耗運(yùn)行成本

臭氧催化氧化反應(yīng)器內(nèi)廢水分別采用上向流和下向流運(yùn)行方式時(shí)，去除單位COD消耗臭氧量見(jiàn)圖4。

運(yùn)行時(shí)間/d圖4 去除單位COD消耗臭氧量

由圖4可見(jiàn)，采用上向流運(yùn)行方式時(shí)，去除單位COD消耗臭氧量為0.76～1.87 g/g，平均值為1.10 g/g；采用下向流運(yùn)行方式時(shí)，去除單位COD消耗臭氧量為0.69～1.76 g/g，平均值為1.10 g/g。

臭氧催化氧化工藝主要運(yùn)行成本為投加臭氧造成的耗電量，以工業(yè)電單耗0.65元/(kW·h)、產(chǎn)生每千克臭氧耗電量22.5 kW·h/kg、去除COD絕對(duì)量為43.0 mg/L計(jì)，則采用上向流方式處理水，臭氧消耗成本為0.69元/t，采用下向流方式處理每噸水，臭氧消耗成本為0.69元/t。

3 結(jié) 論

(1) 采用臭氧催化氧化工藝深度處理綜合化工污水處理廠二級(jí)生化出水是可行的；

(2) 采用上向流運(yùn)行方式，臭氧投加量43.3 mg/L，進(jìn)水COD為65.1～92.8 mg/L，平均值為79.9 mg/L，氧化出水COD≤50.0 mg/L的達(dá)標(biāo)率為100 %；

(3) 采用上向流和下向流運(yùn)行方式時(shí)，去除單位COD消耗臭氧量都為1.10 g/g，處理水的臭氧消耗成本一樣。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] FERNANDO J BELTRAN.水和廢水的臭氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007：174.

[2] 彭然.硫化礦浮選廢水中典型有機(jī)藥劑臭氧催化氧化去除研究[D].武漢：武漢工程大學(xué)，2012：11-12.

[3] 潘敏.臭氧催化氧化深度處理生化出水中試研究[J].四川冶金，2013，35(3)：67-70.

[4] 阮曉磊，鄭書忠，滕厚開(kāi).兩級(jí)臭氧深度催化氧化高酸重質(zhì)原油廢水的研究[J].工業(yè)水處理，2011，31(11)：67-70.

[5] 肖春景，吳延忠，萬(wàn)維光，等，石化廢水深度處理用臭氧催化氧化體系的研究[J].油氣田環(huán)境保護(hù)，2011，21(6)：47-81.