三相催化氧化工藝應用于工業園區污水深度處理

劉 翊，曹安偉

(1.天津泰達新水源科技開發有限公司 天津300457；2.南京神克隆科技有限公司 江蘇南京211100)

以生物制藥、化學材料、印染、化工、造紙等為代表的工業園區廢水高效深度處理是業內研究的熱點。綜合工業園區廢水不但成分復雜，有毒物質多，而且水量大、水質不穩定。經二級處理后多為難降解有機物，可生化性差。對生化性較差的難降解有機物的處理，是工業廢水處理提標升級公認的難題[1]。

1 項目背景

天津市某開發區污水廠一、二期工程設計處理水量為5萬t/d，污水廠原深度處理采用氣浮+活性炭吸附脈沖澄清池+纖維轉盤濾池處理工藝，穩定運行一年，處理效果只能達到國家一級A標的出水要求，對照天津市新地標DB 12/599—2015《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中A標的要求(地表類Ⅳ類水標準)無法穩定達標[2]。污水廠經過一年的三相催化氧化和兩級臭氧+炭砂濾池兩種高級氧化技術的現場中試，通過中試效果對比以及多次專家組評審，并結合兩種技術方案類似工程案例考察結果，最終選擇了三相催化氧化的工藝技術應用于污水廠深度提標改造。

2 工程進出水指標設計及工藝流程

2017 年污水廠生化二沉池出水作為本次提標改造工程進水水質的設計依據，在此基礎上留有一定的余地。設計出水執行天津市新地標DB 12/599—2015《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中A標準，具體進、出水指標設計見表1。

表1 提標改造工程進、出水指標設計Tab.1 Design of influent and effluent indexes for upgrading and reconstruction project 單位：mg/L

針對該工業園區污水廠廢水中難降解COD的處理[3]，本次提標工程確定選用三相催化氧化工藝作為深度處理的主體工藝，具體工藝流程見圖1。

圖1 提標改造工程工藝流程圖Fig.1 Flowchart of upgrading and reconstruction project

污水廠生化二沉池出水由提升泵提升至三相催化氧化反應器，經雙催化反應器斷鏈開環后進入雙氧化反應器，進行催化氧化反應、催化縮合反應，把大部分有機物分解為二氧化碳、水或簡單的小分子物質；經三相催化氧化反應器處理后的水自流進入調節穩定池，在調節穩定池內將廢水中殘留的、難降解的、水溶性小分子污染物進一步氧化，同時進行催化縮合反應，并形成一些可被絮凝的物質，提高混凝性和沉降性，有利于后續固液分離；最后進入污水廠脈沖澄清池進行固液分離，出水可達標排放。

3 工程構筑物及設計參數

①提升池：提升污水以滿足后續處理流程豎向銜接的水力要求，尺寸為13.5m×9m×4.5m，有效容積為500m3，安裝提升泵3臺(2用1備)。

②三相催化氧化反應器：廢水經雙催化反應器斷鏈開環后又進入雙氧化反應器，進行催化氧化反應、催化縮合反應，把大部分有機物分解為二氧化碳、水或簡單的小分子物質，尺寸為直徑3.5m、高12m，單座有效容積為110m3，安裝雙催化反應器5座，雙氧化反應器1座。

③調節穩定池：經三相催化氧化反應器處理后的水自流進入調節穩定池，在調節穩定池內將廢水中殘留的、難降解的、水溶性小分子污染物進一步氧化，同時進行催化縮合反應，并形成一些可被絮凝的物質，提高混凝性和沉降性，有利于后續固液分離，確保出水COD、色度和總磷等達標，尺寸為60m×24m×7.5m，有效容積為4200m3，安裝磁懸浮風機2臺，1用1備。

④脈沖澄清池：經完全反應且調堿后進入脈沖澄清池進行固液分離，確保出水SS達標，分為1座兩組，總尺寸25.7m×22m×4.65m，污泥層面積為440m2，污泥層沉降速率為3.1m/h，安裝鼓風機2臺(1用1備)，真空泵2套。

4 工程調試運行情況及經濟分析

工程調試運行情況：2017年11月，三相催化氧化深度處理系統開始進水加藥，開機初期主要檢查加藥系統是否滲漏、自控系統是否穩定。2018年1月正常調試后生化二沉池出水通過提升泵直接進入三相催化氧化系統進行處理。

三相催化氧化系統自開機調試運行以來已達標穩定運行14個月左右，足以證明其具備處理效果好、穩定性強等優點。通過一年多的調試運行，針對污水廠不同水質已摸索出較為經濟合理的運行參數。

三相催化氧化工藝穩定運行后，該工程出水水質優于預期目標。COD去除率高達50%以上、TP去除率高達99%以上，出水平均COD＜21mg/L、TP＜0.1mg/L、SS＜4mg/L、色度＜4倍，不僅達到天津市DB 12/599—2015《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中A標的要求，而且有些指標甚至優于地表水IV類水標準。

5 結 論

①三相催化氧化工藝在工業園區廢水提標改造工程中去除難降解COD高效穩定，耐沖擊負荷能力強，COD去除率高達50%以上，出水水質能夠達到且優于天津市DB 12/599—2015《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的A標準。

②通過調整三相催化氧化運行參數，利用廢酸代替濃硫酸可以降低一定的運行費用。