臭氧及雙氧水處理高鹽有機廢水

　　本工程處理廢水的來源是榆林某煤化工企業(yè)煤制油項目污水系統(tǒng)產(chǎn)生的反滲透濃水，該水質(zhì)具有含鹽量高、可生化性差、有機物難降解等特點。目前，國內(nèi)外處理反滲透濃水的方法主要包括活性炭吸附、混凝沉淀、Fenton氧化等。其中活性炭吸附與混凝沉淀不能徹底降解水中的難降解有機物，產(chǎn)生的污泥造成二次污染;Fenton氧化處理反滲透濃水加藥量大，產(chǎn)生污泥量大;耿翠玉等利用臭氧協(xié)同雙氧水處理石油化工行業(yè)反滲透濃水，出水CODCr質(zhì)量濃度10.2mg/L，CODCr去除率達到83.4%。臭氧處理高鹽廢水具有操作簡單、無二次污染、工藝穩(wěn)定等優(yōu)點，臭氧在雙氧水的協(xié)同條件下能夠進一步提高去除率。本文主要研究內(nèi)容為優(yōu)選出最佳臭氧投加量、最佳雙氧水投加量以及在最佳運行條件下高級氧化裝置長期運行穩(wěn)定性。

　　1、廢水水量及水質(zhì)特點

　　臭氧協(xié)同雙氧水催化氧化裝置處理水量為150m3/h，具體的水質(zhì)情況如表1所示。由表1可以得知該廢水具有較高的電導(dǎo)率，pH值略偏堿性，CODCr平均質(zhì)量濃度為112mg/L。

　　2、臭氧協(xié)同雙氧水催化氧化裝置

　　臭氧協(xié)同雙氧水氧化催化處理裝置設(shè)計2組，每組裝置設(shè)計水量為75m3/h，停留時間為1h，三級氧化塔串聯(lián)運行，每級氧化塔設(shè)計氧化催化劑填裝比為30%，設(shè)計回水流量比為50%。臭氧協(xié)同雙氧水氧化催化處理裝置如圖1所示，每組裝置主要設(shè)備包括三級氧化塔，前兩級氧化塔里面填裝有氧化催化劑，每一級氧化塔均配有回流泵、雙氧水加藥裝置、臭氧曝氣裝置、反洗水泵及相應(yīng)的管路，每組裝置配1套臭氧發(fā)生器。

　　3、工程調(diào)試和運行

　　臭氧協(xié)同雙氧水催化氧化裝置的調(diào)試主要考察兩個方面，一方面是在雙氧水投加量一定的情況下，投加不同量的臭氧，選出最佳臭氧投加量;另一方面是在臭氧投加量一定的情況下投加不同量的雙氧水，選出最佳雙氧水投加量。

　　3.1 臭氧投加量選擇

　　在三級氧化塔的雙氧水投加量均為40mg/L條件下，臭氧投加量分別選取60、130、200、270、340mg/L，取氧化塔進水及不同臭氧投加量處理后的出水，檢測CODCr濃度，結(jié)果如圖2所示。

　　由圖2可知，隨著臭氧投加量的增加，CODCr去除率逐漸增加，最后趨于穩(wěn)定。當(dāng)臭氧投加量較低時，雙氧水和催化劑對臭氧催化產(chǎn)生的?OH較少，?OH濃度低，只能降解微小分子及微量的大分子有機物;隨著臭氧投加量的不斷增加，在催化劑和雙氧水催化作用下，生成的?OH濃度也隨之增加，把所有可以降解的小分子有機物礦化，同時還能將大部分可降解大分子有機物降解成小分子有機物。當(dāng)臭氧投加量為270mg/L時，CODCr去除率為62%，臭氧投加量增加到340mg/L時，CODCr去除率為61.9%。因此，最佳臭氧投加量為270mg/L。

　　3.2 雙氧水投加量選擇

　　在氧化塔臭氧投加量為270mg/L的條件下，考察雙氧水投加量對CODCr去除率的影響，雙氧水投加量分別為0、40和60mg/L。取臭氧氧化裝置運行前的進水，以及運行后每隔1h時取一次氧化塔出水，檢測CODCr濃度，結(jié)果如圖3所示。

　　由圖3可知，當(dāng)雙氧水投加量為0時，隨著反應(yīng)時間的延長，CODCr去除率穩(wěn)定在43%。當(dāng)雙氧水投加量為40mg/L時，1h后水樣CODCr去除率為62%，然后隨著時間延長CODCr去除率穩(wěn)定在63.8%。當(dāng)雙氧水投加量60mg/L時，CODCr去除率基本穩(wěn)定在60.1%。在雙氧水和臭氧的體系里，當(dāng)雙氧水的量適宜時，雙氧水在水中生成中間體和催化劑一起促進臭氧快速分解生成?OH，將難降解的大分子有機物降解成小分子有機物，進一步分解成水和二氧化碳;當(dāng)雙氧水投加量較低時，雙氧水在水中生成中間體和催化劑一起促進臭氧分解生成?OH的速度較慢，因此?OH濃度較低，CODCr去除率偏低;但是當(dāng)雙氧水投加量過高時，雙氧水及其生成的中間體均會與臭氧分解生成的?OH發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)如下式：H2O2+?OH→H2O+HO2-;HO2-+?OH-→HO-+HO2?。當(dāng)雙氧水投加量為0時，只有催化劑催化臭氧分解成?OH，其濃度較低;當(dāng)雙氧水投加量為60mg/L時，雙氧水及其中間產(chǎn)物與臭氧分解的?OH反應(yīng)，降低了?OH的濃度，導(dǎo)致CODCr去除率低于雙氧水投加量為40mg/L時。因此，雙氧水投加量取40mg/L。

　　3.3 運行情況

　　臭氧氧化裝置在臭氧投加量為270mg/L，雙氧水投加量為40mg/L時，廢水CODCr去除率的變化情況如圖4所示。

　　由圖4可知，CODCr去除率均在57.1%以上，且最高去除率能達到64%，去除效果很好，出水CODCr濃度能夠滿足GB31571―2015《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。

　　4、結(jié)語

　　(1)采用臭氧協(xié)同雙氧水處理高含鹽難降解有機廢水，處理效果優(yōu)于單獨使用臭氧處理該廢水。

　　(2)在本項目中，臭氧氧化裝置調(diào)試最佳運行條件是：臭氧投加量為270mg/L，雙氧水投加量為40mg/L。在此條件下CODCr去除率達57.1%以上，經(jīng)過長期穩(wěn)定運行，出水CODCr質(zhì)量濃度穩(wěn)定在50mg/L以下，能夠滿足GB31571―2015要求。(來源：博天環(huán)境工程(北京)有限公司，博天環(huán)境集團股份有限公司博天設(shè)計總院，博華水務(wù)投資(北京)有限公司)