臭氧催化氧化生物濾池工藝在造紙行業(yè)廢水深度處理中的應(yīng)用試驗(yàn)

水處理網(wǎng)訊:摘要：臭氧催化氧化生物濾池是一種將臭氧氧化和生物活性炭的吸附降解作用聯(lián)用的工業(yè)廢水深度處理技術(shù)，主要分為兩個(gè)處理單元：臭氧催化氧化處理系統(tǒng)和生物碳池濾池生化處理系統(tǒng)。通過臭氧預(yù)氧化的作用，改變廢水生化特性，提高B/C比，通過活性炭吸附水中的溶解性有機(jī)物，并富集微生物，長(zhǎng)出良好的生物膜，形成好氧生物降解作用。該技術(shù)雖然在有實(shí)際應(yīng)用的工程案例，但還未在造紙行業(yè)中沒有規(guī)?；褂?，本次應(yīng)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)充分驗(yàn)證了臭氧催化氧化生物濾池基本滿足造紙行業(yè)廢水深度處理的要求。

關(guān)鍵詞：臭氧催化氧化生物濾池；造紙行業(yè)廢水；深度處理；應(yīng)用試驗(yàn)

一、前言

芬頓（Feton）工藝在造紙行業(yè)污水深度處理中應(yīng)用廣泛，從使用效果來看，芬頓工藝處理的出水雖然能夠達(dá)標(biāo)排放，但存在著明顯的缺點(diǎn)：一是藥劑投加量較大，產(chǎn)生較多的污泥，增加運(yùn)行的成本和污泥處理的難度；二是隨著芬頓處理工藝大面積的使用，雙氧水和硫酸亞鐵的價(jià)格越來越高，訂貨難度越來越大；三是多種危險(xiǎn)品的運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用存在諸多的安全隱患。因此，需要尋找一種高效可靠的芬頓替代工藝進(jìn)行驗(yàn)證性質(zhì)的試驗(yàn)，為實(shí)施大規(guī)模工程應(yīng)用提供科學(xué)、可行的數(shù)據(jù)指導(dǎo)。

催化氧化生物濾池系統(tǒng)作為有效的工業(yè)廢水深度處理技術(shù)，是將臭氧氧化和生物活性炭的吸附降解作用聯(lián)用的一種方法，包括了臭氧消毒、化學(xué)氧化、物理吸附和生物降解，主要分為兩個(gè)處理單元：臭氧催化氧化處理系統(tǒng)和生物碳池濾池生化處理系統(tǒng)，并根據(jù)具體水質(zhì)情況可進(jìn)一步采用若干級(jí)。

該工藝首先利用臭氧預(yù)氧化作用，初步氧化分解水中的有機(jī)物及其他還原性物質(zhì)，降低生物活性炭池的有機(jī)負(fù)荷，同時(shí)臭氧氧化能使水中難以生物降解的有機(jī)物斷鏈、開環(huán)，轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的脂肪烴，改變其生化特性，提高B/C比。臭氧除了自身能將某些有害有機(jī)物氧化成無害物外，還可以增加小分子的有機(jī)物，使活性炭的吸附功能得到更好的發(fā)揮。

活性炭能夠迅速地吸收水中的溶解性有機(jī)物，同時(shí)也能富集微生物，使其表面能夠生長(zhǎng)出良好的生物膜，靠本身的充氧能力，炭床中的好氧微生物就能以有機(jī)物為養(yǎng)料大量的生長(zhǎng)繁殖，使活性炭吸附的小分子有機(jī)物充分的降解。

二、試驗(yàn)?zāi)康?/strong>

尋找一種高效可靠的芬頓替代工藝進(jìn)行驗(yàn)證性質(zhì)的試驗(yàn)，為實(shí)施大規(guī)模工程應(yīng)用提高科學(xué)、可行的數(shù)據(jù)指導(dǎo)。

三、試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)及工藝流程

1、試驗(yàn)規(guī)模

本次試驗(yàn)系統(tǒng)擬定水量：1m³/h，進(jìn)行中試。

2、設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

本次試驗(yàn)入水為紙廠二沉池出水，出水要求穩(wěn)定達(dá)到造紙行業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)以下（CODCr≤60mg/l），考慮到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)出水值要求達(dá)到CODCr≤50mg/l。具體參數(shù)如下：

表3-1 進(jìn)出水水質(zhì)參數(shù)

3、工藝流程設(shè)計(jì)

針對(duì)造紙廢水水質(zhì)特點(diǎn)和進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)要求，試驗(yàn)主體工藝確定如下：原水→沉淀池（去除SS）→一級(jí)臭氧催化氧化→ 一級(jí)生物濾池→二級(jí)臭氧催化氧化→二級(jí)生物濾池。

4、試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)

全系統(tǒng)總運(yùn)行功率為7.9kw（不含臭氧機(jī)）

四、試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

1、試驗(yàn)階段

為充分論證不同臭氧濃度下造紙廢水CODCr去除效率及造紙廢水（二沉池出水）可生化性，比較不同工藝條件臭氧催化氧化生物濾池工藝的成本，并最終與芬頓工藝進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋瑢⒃囼?yàn)分成5個(gè)階段。同時(shí)為模擬穩(wěn)定運(yùn)行情況，將每階段試驗(yàn)時(shí)間定為7天。具體如下：

表4-1 試驗(yàn)階段

2、數(shù)據(jù)分析

2.1、第一階段

2.1.1、試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4-2 第一階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.1.2、數(shù)據(jù)分析

第一階段沉淀池和臭氧機(jī)沒有運(yùn)行，從數(shù)據(jù)上看，系統(tǒng)來水CODCr濃度較高，平均為175mg/l，系統(tǒng)出水CODCr濃度平均為53.5mg/l，總平均去除值ΔCODCr為121.5mg/l，總平均去除效率為69.4%。

出水CODCr濃度未達(dá)到處理目標(biāo)，但去除效果非常明顯，表明目前的二沉池出水CODCr具有良好的可吸附性及一定的可生化性。

2.2、第二階段

2.2.1、試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4-3 第二階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.2.2、數(shù)據(jù)分析

第二階段系統(tǒng)正常運(yùn)行，臭氧投加量為20+20mg/l，采用微孔曝氣盤投加，平均進(jìn)水CODCr濃度為169mg/l，平均出水CODCr濃度為60mg/l，還是未能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)；總CODCr去除濃度為109mg/l，CODCr總的去除效率為64.5%。

可以看出，臭氧的投加并未增加CODCr的去除效率，表明上第一階段CODCr的高效去除率主要得益于生物濾池的吸附性能，此階段的臭氧投加量還不足以充分打散大分子的有機(jī)物，還不能提高系統(tǒng)去除效率。

2.3、第三階段

2.3.1、試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4-4 第三階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.3.2、數(shù)據(jù)分析

第三階段增加臭氧投加量到30+30mg/l，共計(jì)投加60mg/l?？梢钥闯?，來水平均CODCr濃度未168mg/l，系統(tǒng)總的CODCr去除值為平均124mg/l，平均總的CODCr去除效率為73.8%，平均出水CODCr為44mg/l，滿足試驗(yàn)要求（CODCr≤50mg/l）。

對(duì)比兩級(jí)處理單元的CODCr去除情況，一級(jí)平均去除CODCr為66mg/l，二級(jí)平均去除CODCr為35mg/l，一級(jí)的去除效率明顯高于二級(jí)，符合越往后CODCr越難降解的判斷。

對(duì)比ΔCODCr（124mg/l）數(shù)值與臭氧投加量（30+30mg/l），可以得出如下結(jié)論：每投加1mg/l的臭氧，可以去除的CODCr約為2mg/l。

2.4、第四階段

2.4.1、試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4-5 第四階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.4.2、數(shù)據(jù)分析

第四階段中二沉池出水較為平穩(wěn)，臭氧投加量穩(wěn)定在35+35mg/l，系統(tǒng)平均總的CODCr去除值為121mg/l，平均總的CODCr去除效率為80.1%，平均出水CODCr為30mg/l，滿足試驗(yàn)要求（CODCr≤50mg/l）。

本試驗(yàn)階段中，出水CODCr值已經(jīng)遠(yuǎn)低于50mg/l，說明了臭氧催化氧化生物濾池的系統(tǒng)處理能力能夠滿足造紙行業(yè)深度處理的要求，有較大的空間來應(yīng)對(duì)污水處理的系統(tǒng)波動(dòng)，能夠啟動(dòng)抗系統(tǒng)沖擊負(fù)荷的作用。

2.5、第五階段

2.5.1、試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4-6 第五階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.5.2、數(shù)據(jù)分析

第五階段屬于系統(tǒng)優(yōu)化階段，流量提升到1000l/h，臭氧投加量按照O3：ΔCODCr=1：2的比例。平均總的臭氧投加量為50mg/l（第一級(jí)平均為30mg/l，第二級(jí)平均為20mg/l），系統(tǒng)總的CODCr平均去除濃度為97mg/l，去除效率為69.3%，出水平均CODCr濃度為43mg/l，滿足試驗(yàn)要求（CODCr≤50mg/l）。

五、試驗(yàn)結(jié)論

1、臭氧催化氧化生物濾池工藝可以有效的去除二沉池出水的CODCr，能夠滿足造紙行業(yè)廢水深度出來的要求。

2、臭氧催化氧化生物濾池系統(tǒng)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)緩沖能力，能夠通過控制加藥量來應(yīng)對(duì)污水運(yùn)行的波動(dòng)，有較好的抗沖擊負(fù)荷的能力。

3、系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行模式，所需的化工輔料（PAC、PAM和臭氧）均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化投加，相對(duì)于芬頓深度處理工藝來講少一個(gè)人工溶解化工輔料的過程，可以省人工。

4、臭氧催化氧化生物濾池工藝無需用到濃硫酸、液堿、雙氧水、硫酸亞鐵等強(qiáng)酸強(qiáng)堿和強(qiáng)腐蝕性化工輔料，但需要做好管控，防止臭氧泄漏，可以降低現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，改善工作環(huán)境。

5、試驗(yàn)中，系統(tǒng)每投加1mg/l的臭氧，可去除約2mg/l的CODCr。

6、經(jīng)過噸水電耗和藥耗比較，臭氧工藝與芬頓深度處理成本相當(dāng)，但所需的化工輔料較易制得，不需要遠(yuǎn)程調(diào)貨，便于企業(yè)管理，可作為造紙行業(yè)深度處理的選擇工藝。

原標(biāo)題:臭氧催化氧化生物濾池工藝在造紙行業(yè)廢水深度處理中的應(yīng)用試驗(yàn)