臭氧催化氧化法處理污水廠二級出水的中試研究

耿長君，蒲文晶，高 薇，王宏偉，鐘大輝，饒輝凱

(1.中國石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021；2.中國石油吉林石化公司 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。為了使COD達到《石油化學工業污染物排放標準》(GB31571—2015)直排要求(不超過50.0 mg/L)，需要采用深度處理工藝對二級生化出水做進一步處理。目前深度處理技術主要有生物法、物理化學法、生物法和物理化學法耦合法。

臭氧催化氧化工藝是指在臭氧催化劑存在下對水中污染物進行臭氧氧化處理的工藝，它將臭氧的強氧化性和催化劑的吸附、催化特性結合起來，能較為有效地解決有機物降解不完全的問題，屬于物理化學法中的高級氧化技術[1-5]。

實驗采用2套臭氧催化氧化中試裝置，對二級生化污水進行連續式中試處理。考察了臭氧催化氧化反應器內廢水采用不同流向時，COD去除效果和臭氧消耗運行成本。

1 實驗部分

1.1 實驗裝置

實驗采用臭氧催化氧化工藝，具體工藝流程圖及裝置見圖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

將定量的二級生化出水和臭氧發生器產生的臭氧混合氣同時連續打入臭氧催化氧化反應器中，二級生化出水經臭氧催化氧化處理后從反應器另一端出口排出，臭氧尾氣從反應器上部排出。

表1 主要模試裝置規格及材質

1.2 實驗用水

實驗用水為二級生化出水，取自某石化污水處理廠二沉池出水口，實驗水質見表2。

表2 實驗用水水質

1.3 運行參數

臭氧催化氧化工藝主要運行參數見表3。

表3 主要運行參數

1.4 分析方法

CODcr：重鉻酸鉀法；氣體中臭氧濃度：紫外臭氧檢測儀。

2 結果與討論

2.1 廢水上向流運行效果

臭氧催化氧化反應器內廢水采用上向流運行方式時，裝置對二級生化出水中COD的去除效果見圖2。

運行時間/d圖2 上向流COD去除效果

由圖2可見，臭氧催化氧化反應器的臭氧投加量為43.3 mg/L，進水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的達標率為100 %。

2.2 廢水下向流運行效果

臭氧催化氧化反應器內廢水采用下向流運行方式時，裝置對二級生化出水中COD的去除效果見圖3。

運行時間/d圖3 下向流COD去除效果

由圖3可見，臭氧催化氧化反應器的臭氧投加量為35.3 mg/L，進水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的達標率為69.2 %。

2.3 臭氧消耗運行成本

臭氧催化氧化反應器內廢水分別采用上向流和下向流運行方式時，去除單位COD消耗臭氧量見圖4。

運行時間/d圖4 去除單位COD消耗臭氧量

由圖4可見，采用上向流運行方式時，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；采用下向流運行方式時，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行成本為投加臭氧造成的耗電量，以工業電單耗0.65元/(kW·h)、產生每千克臭氧耗電量22.5 kW·h/kg、去除COD絕對量為43.0 mg/L計，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 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生化出水是可行的；

(2) 采用上向流運行方式，臭氧投加量43.3 mg/L，進水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的達標率為100 %；

(3) 采用上向流和下向流運行方式時，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：

[1] FERNANDO J BELTRAN.水和廢水的臭氧反應動力學[M].北京：中國建筑工業出版社,2007：174.

[2] 彭然.硫化礦浮選廢水中典型有機藥劑臭氧催化氧化去除研究[D].武漢：武漢工程大學，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.兩級臭氧深度催化氧化高酸重質原油廢水的研究[J].工業水處理，2011，31(11)：67-70.

[5] 肖春景，吳延忠，萬維光，等，石化廢水深度處理用臭氧催化氧化體系的研究[J].油氣田環境保護，2011，21(6)：47-81.