臭氧工藝處理不可降解可溶性COD的應(yīng)用

施祖輝

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海 200092）

1 概述

江蘇省某污水處理廠主要接納經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)各工業(yè)企業(yè)的污水。污水廠采用氧化溝為核心的處理工藝。從污水處理廠目前運行情況來看，由于進(jìn)水中污染物負(fù)荷較高、可生化性較差，現(xiàn)狀污水處理工藝對于難降解有機物、有機磷等的去除有一定難度。本文擬通過試驗方法，探討臭氧工藝在處理工業(yè)污水中的應(yīng)用，期望對類似工程提供借鑒。

2 進(jìn)出水水質(zhì)分析

對污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見圖1～圖8所示。

圖1 進(jìn)水COD統(tǒng)計數(shù)據(jù)曲線圖

圖2 進(jìn)水BOD統(tǒng)計數(shù)據(jù)曲線圖

圖3 進(jìn)水SS統(tǒng)計數(shù)據(jù)曲線圖

圖4 進(jìn)水TP統(tǒng)計數(shù)據(jù)曲線圖

圖5 出水COD統(tǒng)計數(shù)據(jù)曲線圖

圖6 出水BOD統(tǒng)計數(shù)據(jù)曲線圖

圖7 出水SS統(tǒng)計數(shù)據(jù)曲線圖

圖8 出水TP統(tǒng)計數(shù)據(jù)曲線圖

從污水廠進(jìn)水水質(zhì)來看，各污染物指標(biāo)存在一定的波動，COD、BOD、SS等指標(biāo)較低，而進(jìn)水TP濃度遠(yuǎn)高于常規(guī)污水處理廠。出水BOD、SS、NH3-N等指標(biāo)基本能穩(wěn)定達(dá)到一級B標(biāo)準(zhǔn)，COD、TP出水未達(dá)到一級B標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)分析認(rèn)為，目前污水廠進(jìn)水以工業(yè)廢水為主，基本沒有生活污水，污水中組分較復(fù)雜，難生物降解可溶性有機物比例較高，造成生物處理去除COD效率一般，僅僅依靠生物處理技術(shù)去除COD難度較大，而部分COD的可溶性，又導(dǎo)致通過物理方法去除COD難度較大。TP難以去除主要原因是由于進(jìn)水中含有大量的農(nóng)藥廢水，雖然各工業(yè)企業(yè)已對排放廢水進(jìn)行預(yù)處理，但進(jìn)入污水廠的TP指標(biāo)仍較高，且通過污水廠長期的運行發(fā)現(xiàn)，TP中較高比例的磷無法通過加藥去除，致使出水TP難以降低。

3 污水處理的特點及難點

3.1 污水處理的特點

工業(yè)區(qū)內(nèi)主要企業(yè)有農(nóng)藥廠、精細(xì)化工、油化工等企業(yè)，除此之外，還有部分生活污水，區(qū)內(nèi)的混合污水主要有以下特點。

3.1.1 水質(zhì)水量變化大、水質(zhì)成分極其復(fù)雜

小區(qū)內(nèi)的企業(yè)眾多，生產(chǎn)的產(chǎn)品種類、性質(zhì)、制造加工方式多種多樣，廢水的來源復(fù)雜，廢水水量、水質(zhì)的規(guī)律性差。化工小區(qū)內(nèi)廢水按污染物的分類大致有以下幾種：烴類廢水、鹵烴廢水、含醇廢水、含醚廢水、含醛廢水、含酮廢水、羧酸廢水、酯類廢水、醌類廢水、酰胺廢水、含腈廢水、硝基廢水、胺類廢水、有機硫廢水、有機磷廢水、雜環(huán)化合物廢水、聚乙烯醇廢水、氨氮廢水、含鹽廢水等。每種廢水都有其特征污染物，混合后污染物種類更加復(fù)雜。

3.1.2 有害物質(zhì)多、難生物降解物質(zhì)多、可生化性差

精細(xì)化工廢水中含有很多對微生物有害的有機污染物，如鹵素化合物、有機氮化合物、叔銨季銨鹽類化合物、表面活性劑等。上述列舉的污染物中大多數(shù)可生化性就已很差，經(jīng)各地塊內(nèi)企業(yè)預(yù)處理裝置處理達(dá)標(biāo)后接管，又去除了大部分可生化降解的有機物，流入到化工小區(qū)污水廠最終處理的混合廢水可生化性不容樂觀。

3.1.3 鹽分含量高、色度大

化工小區(qū)染料、農(nóng)藥行業(yè)的鹽析廢水和酸析、堿析廢水經(jīng)中和后形成的高含鹽份廢水，在預(yù)處理過程中不能有效地去除掉，造成接管后的混合廢水含鹽量仍比較突出，而且廢水的色度也較大。

3.2 污水處理的難點

該項目所處理的對象為經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的工業(yè)污水，污水中污染物濃度高，成分復(fù)雜，可生化性差，處理難度較大。污水處理有如下難點：

（1）進(jìn)水絕大部分為工業(yè)污水（生活污水所占比例很小），進(jìn)水CODcr濃度較高，污水中難降解物質(zhì)較多，可生化性差，難生物降解溶解性CODcr比例較高；

（2）污水進(jìn)水水質(zhì)變化大，具有較強沖擊性；

（3）污水進(jìn)水的TP含量較高，尤其是有機磷，通過投加化學(xué)藥劑去除TP效果不理想。

4 處理方法選擇

目前污水處理廠內(nèi)采用以氧化溝為核心的處理工藝，從現(xiàn)狀出水水質(zhì)來看，主要是COD、TP指標(biāo)難以進(jìn)一步降低。經(jīng)分析認(rèn)為：COD由可生物降解和不可生物降解COD組成，不可生物降解COD分為不可降解顆粒物和不可降解可溶性COD組成，其中不可降解顆粒物COD可轉(zhuǎn)化為污泥，不可降解可溶性COD（nbsCOD）無法通過生物降解去除，將隨出水排放。污水廠運行實踐表明，通過設(shè)置加藥和過濾工藝，通過投加混凝劑和絮凝劑可去除出水中顆粒和膠體狀COD，但對難降解和揮發(fā)性有機物去除率不高。為了保證出水達(dá)標(biāo)，可采用高級氧化工藝來確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

常用氧化劑的氧化能力和基于自由羥基的技術(shù)實例如表1、表2所列[1]。

表1 各種氧化劑的氧化勢比較表

表2 用于生產(chǎn)反應(yīng)性自由羥基的技術(shù)實例一覽表

從表1和表2可知，臭氧在污水高級氧化處理中應(yīng)用比較廣泛，能與多種技術(shù)結(jié)合，臭氧/紫外線、臭氧/過氧化氫、臭氧/紫外線/過氧化氫等技術(shù)已得到較廣泛的應(yīng)用。

5 臭氧處理試驗

經(jīng)過上述物理、化學(xué)、生物方法去除污染物機理及效果的論述，結(jié)合污水處理廠現(xiàn)狀，擬采用臭氧氧化工藝，進(jìn)一步去除COD、TP等污染物。為確保臭氧氧化的處理效果，并確定經(jīng)濟的臭氧投加量，取了污水廠出水水樣于10月2日、3日、4日進(jìn)行臭氧氧化實驗。其結(jié)果見圖9～圖14所示。

圖9 臭氧投加量與COD去除關(guān)系（11月2日）曲線圖

圖10 臭氧投加量與COD去除關(guān)系（11月3日）曲線圖

圖11 臭氧投加量與COD去除關(guān)系（11月4日）曲線圖

圖12 氧化時間與COD去除關(guān)系（11月2日）曲線圖

圖13 氧化時間與COD去除關(guān)系（11月3日）曲線圖

圖14 氧化時間與COD去除關(guān)系（11月4日）曲線圖

對臭氧氧化實驗結(jié)果進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)：

（1）投加臭氧后對經(jīng)過生物處理后原水中nbsCOD去除有效。

（2）隨著臭氧投加量的增加，污水中COD濃度迅速降低。

（3）隨著臭氧投加量的進(jìn)一步增加，COD仍能被去除，但臭氧氧化COD的效率逐步降低，逐漸趨于穩(wěn)定。

（4）為滿足COD出水達(dá)到一級A，臭氧投加量與COD去除量之比宜為1：1。

（5）臭氧氧化時間達(dá)到60 min時，臭氧對COD的去除趨于平穩(wěn)，接觸時間宜按照60 min考慮。

對不同時段臭氧氧化后污水中TP的組分測定情況如表3所列。

表3 臭氧氧化后TP中各組分測定表

（1）污水中有機物被氧化后，臭氧能進(jìn)一步將P＝S鍵氧化成P＝O鍵，并打斷與磷相連的鍵，形成磷酸脂，并最終形成H3PO4，試驗結(jié)果也表明隨著臭氧的進(jìn)一步投加，TP中磷酸鹽比例增加。

（2）臭氧氧化后污水再投加Ca鹽、Al鹽，均無沉淀，臭氧投加量與有機磷的去除關(guān)系需進(jìn)一步通過試驗研究分析。

6 結(jié)論

（1）nbsCOD很難通過二級處理，以及加藥過濾去除，在常規(guī)污水處理工藝后增加臭氧氧化系統(tǒng)，能有效降解、去除nbsCOD，確保出水COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

（2）臭氧能改變污水中有機磷的組分。在該項試驗中隨著臭氧投加量的增加，污水中磷酸鹽比例增加。下階段對TP指標(biāo)進(jìn)一步分析，探討去除可能。

[1]劉晶冰，等.高級氧化技術(shù)在水處理的研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù),2011，(3).