臭氧-生物活性炭過濾技術(shù)在工業(yè)廢水深度處理中的應(yīng)用探討

王小利

（山西金承環(huán)境工程有限公司，山西 太原 030000）

引言

隨著我國新型化工行業(yè)的發(fā)展，焦化、印染、制革等行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢水，廢水呈現(xiàn)出有機(jī)污染物濃度高、色度深等特點(diǎn)，且廢水中可生物降解組分較低。常見的用混凝沉淀+生物降解技術(shù)處理上述工業(yè)廢水，想要使得出水水質(zhì)滿足相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)較為困難。

臭氧-生物活性炭過濾技術(shù)綜合了臭氧高級氧化、活性炭吸附和生物氧化分解等多種技術(shù)，將這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)合并為一體。臭氧-生物活性炭過濾技術(shù)的作用是深度去除二級出水中的有機(jī)污染物、油類物質(zhì)和NH3-N 等，從而使出水中的污染物得到很大程度的降低[1]。

1 基本原理

1.1 臭氧氧化

臭氧具備著很強(qiáng)的氧化活性，臭氧在水中可以發(fā)生氧化分解，其產(chǎn)物為新生態(tài)的氧原子，這種新生態(tài)氧原子在水中能夠產(chǎn)生·OH，·OH 的氧化能力特別強(qiáng)[2]。除此之外，它還具備著高度活性。因此，臭氧在污水處理中常常被用來氧化降解污水中難以降解的有機(jī)成分、破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)、殺毒、滅菌等。并且臭氧氧化分解過程中形成的副產(chǎn)物沒有毒害，不會(huì)造成系統(tǒng)的二次污染，因此，近年來得到廣泛的應(yīng)用[3]。我們常將臭氧氧化技術(shù)應(yīng)用于活性污泥微生物方法之后，即污水中大部分的有機(jī)污染物通過前面的活性污泥法氧化分解，形成小分子物質(zhì)，之后再進(jìn)入臭氧氧化系統(tǒng)。

1.2 活性炭吸附過濾

活性炭吸附過濾是通過使用含碳量較高、相對分子量大、比表面積大的活性炭深度處理污水中部分有機(jī)物、SS、微生物、膠體等雜質(zhì)污染物，降低廢水的濁度，使出水達(dá)到相關(guān)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及要求[4]。

使用一段時(shí)間后，活性炭過濾設(shè)備中富集了大量的污染物，這些污染物不僅存在于填料的孔隙內(nèi)，還大量存在于填料之間。同時(shí)活性炭填料表面的微生物不斷聚集，使得活性炭過濾系統(tǒng)的壓差呈現(xiàn)不斷提高的趨勢。此時(shí)，需要對活性炭過濾設(shè)備進(jìn)行逆向水流反沖洗，將富集在填料孔隙和填料表面的污染物沖刷流走，使其恢復(fù)原來的高效吸附過濾作用。當(dāng)活性炭吸附容量達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，需要向活性炭填料中加入特定的藥劑，實(shí)現(xiàn)活性炭填料的再生。實(shí)際工程中為滿足工藝需求，還需要定期替換活性炭填料。

1.3 臭氧-生物活性炭過濾

臭氧-生物活性炭過濾原理是：首先利用臭氧具備的強(qiáng)氧化性，將廢水中難降解的有機(jī)污染物質(zhì)氧化，使其生成好降解的小分子物質(zhì)。然后再進(jìn)入活性炭過濾系統(tǒng)，一方面活性炭填料本身具備強(qiáng)大的吸附作用，另一方面活性炭填料表面黏附的微生物可以使得有機(jī)物發(fā)生降解反應(yīng)，二者協(xié)同作用，從而達(dá)到有機(jī)物高效被高效去除的效果。

2 臭氧-生物活性炭過濾組合使用特點(diǎn)

臭氧-生物活性炭過濾組合使用，一方面水中殘余的臭氧可強(qiáng)化活性炭濾池降解有機(jī)物的能力，使廢水中殘余的臭氧得到充分利用。另一方面生物活性炭過濾可以進(jìn)一步去除臭氧氧化出水中小分子難降解有機(jī)物，兩者互補(bǔ)、協(xié)同作用使有機(jī)物降解達(dá)到最大化。

生物活性炭過濾設(shè)備中會(huì)殘余少量臭氧，少量臭氧加速老化的生物膜脫落，使濾池內(nèi)微生物長期處于對數(shù)生長期，膜脫落周期短，提高有機(jī)物降解率。

3 發(fā)展現(xiàn)狀

余彬等[5]通過采用臭氧-生物活性炭濾池深度處理某制革園區(qū)污水處理廠二級出水。研究表明：向系統(tǒng)中加入質(zhì)量濃度為25mg/L的臭氧，反應(yīng)25min，其后再通過生物活性炭濾池。廢水在濾池中停留1 h，出水COD、TOC 達(dá)到51 mg/L 和15.1 mg/L，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級B 標(biāo)準(zhǔn)。

姚建華等[6]以焦化廢水二級出水為研究目標(biāo)，采用臭氧一生物活性炭濾池進(jìn)行深度處理。研究表明：臭氧能夠使焦化廢水的可生化性能大大提高，控制系統(tǒng)中臭氧質(zhì)量濃度15 mg/L 時(shí)，廢水中COD 去除率提高到10.13%。之后再進(jìn)入生物活性炭濾池，出水COD 和ρ（NH3-N）值分別為87.50 和7.6 mg/L，相應(yīng)的去除率分別達(dá)到28.75%和43.80%，均達(dá)到了相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。

除此之外，臭氧-生物活性炭過濾還應(yīng)用在礦井水處理中。田小龍[1]通過臭氧-生物活性炭過濾與超微濾技術(shù)組合，對某礦區(qū)礦井水進(jìn)行處理，其出水SS、鐵、錳、鉻均達(dá)到《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)指標(biāo)；pH、COD、NH3-N、BOD5、TN、TP 均達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類水質(zhì)指標(biāo)。

4 問題探討及展望

1）臭氧-生物活性炭過濾處理工業(yè)廢水后，出水水質(zhì)指標(biāo)只能滿足相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)，若想將出水進(jìn)行回用，還需進(jìn)行后續(xù)的深度處理。且隨著我國環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，工業(yè)廢水近零排放成為企業(yè)研究的熱點(diǎn)和追求的目標(biāo)。故可在臭氧-生物活性炭濾池后增設(shè)超濾及反滲透過濾系統(tǒng)[6]。

超濾的作用是深度去除廢水中對后續(xù)反滲透工序造成膜污染的一些物質(zhì)，如微生物、膠體物質(zhì)、SS、細(xì)菌和病毒等雜質(zhì)，進(jìn)而保證廢水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)的參數(shù)要求。反滲透通過壓力差作為推動(dòng)力，使所需的溶劑從溶液中離析出來。反滲透也作為一種膜分離法，其作用是使水中的有機(jī)物及溶解鹽類等物質(zhì)得到很大程度的去除[7]。

污水經(jīng)臭氧-生物活性炭濾池以及超濾、反滲透系統(tǒng)處理后，出水水質(zhì)能夠滿足循環(huán)冷卻水回用的要求。出水回用于循環(huán)水補(bǔ)水，能夠解決部分廠區(qū)工業(yè)用水的問題。

2）臭氧-生物活性炭濾池的協(xié)同作用，顯著提高了廢水中有機(jī)污染物的降解去除能力，提高了系統(tǒng)出水水質(zhì)。在臭氧-生物活性炭濾池后加入超濾和反滲透系統(tǒng)，解決了雙膜法深度處理廢水中小分子物質(zhì)對膜造成的膜污堵嚴(yán)重等問題，延長膜化學(xué)清洗周期，增加膜壽命，極大地降低了運(yùn)行維護(hù)成本。