臭氧接觸氧化-臭氧催化氧化深度處理含鹽污水試驗效果分析

陳 偉，劉家節

（1.中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086；2.天津正達科技有限責任公司，天津 300152；3.中海油天津化工研究設計院有限公司，天津 紅橋 300131）

根據《石油煉制工業污染物排放標準》（GB61570-2015），一般地區執行污水 ρ（COD）≤60 mg／L，特別地區2017年7月1日后執行污水ρ（COD）≤50 mg／L。因此，惠州石化污水處理場在2014年10月檢修時采用臭氧催化氧化-曝氣生物濾池（O3-BAF）組合工藝［1］新建污水深度處理裝置處理含鹽污水二級生化MBR膜出水，目標是含鹽二級生化MBR膜出水經O3-BAF工藝深度處理后達標排放。經過半年調試很難達到出水ρ（COD）≤50mg／L，并在2015年8月將深度處理流程改為“BAF-O3”，經過后半年調試，仍很難達到改造目標。故對MBR產水和新增深度處理出水作為原水，分別進行“臭氧接觸氧化+臭氧催化氧化”處理試驗，進一步驗證臭氧對惠州石化含鹽污水作用效果。

1 臭氧試驗裝置基本情況

1.1 臭氧試驗裝置工藝流程

MBR膜產水進入臭氧催化氧化中試裝置中間水罐，由1＃泵提升送入預曝氣器，在預曝氣器內噴淋而下。臭氧自預曝氣器底部微孔曝氣盤涌出，與污水逆流接觸，污水與臭氧分子充分傳質和反應后進入催化罐，在催化劑（氧化鋁基）的作用下深度分解水中的有機物質［2］，出水進入溢流進入污水處理場區污水收集池。

試驗裝置相關參數見表1。工藝流程為“MBR膜產水→中間水罐→1＃預曝氣罐→2＃預曝氣罐→臭氧催化氧化罐→出水”

表1 臭氧試驗裝置設備相關參數

1.2 臭氧試驗裝置運行情況

1）第一階段。采用MBR膜產水作為原水進行試驗，控制停留時間為1.5h，臭氧投加濃度為50mg／L。

2）第二階段。采用MBR膜產水作為原水進行試驗，控制停留時間為1.5h，臭氧投加濃度為75mg／L。

3）第三階段。采用MBR膜產水作為原水進行試驗，控制停留時間為2h，臭氧投加濃度為75mg／L。

4）第四階段。采用改造后深度處理出水作為原水進行試驗，控制停留時間為2h，臭氧投加濃度為75mg／L。

2 臭氧試驗裝置運行效果分析

第一階段。試驗裝置進水ρ（COD）為108.5mg／L，臭氧投加濃度為50.2mg／L，經過臭氧接觸氧化后出水 ρ（COD）為90mg／L，接觸氧化 ρ（COD）去除率為17.1%；再進入催化氧化罐后，出水ρ（COD）為65mg／L，ρ（COD）總去除率為40.12%。

第二階段。試驗裝置進水ρ（COD）為115.5mg／L，臭氧投加濃度為75.5mg／L，經過臭氧接觸氧化后出水 ρ（COD）為92.7mg／L，接觸氧化 ρ（COD）去除率為19.77%；再進入催化氧化罐后，出水ρ（COD）為70.3mg／L，ρ（COD）總去除率為 39.07%。在同樣停留時間下，提高臭氧投加量有利于臭氧試驗裝置臭氧接觸氧化ρ（COD）去除率的上升。根據前兩個階段ρ（COD）總去除率可以發現，停留時間為1.5 h，提高臭氧投加濃度對ρ（COD）總去除率的去除沒有影響，說明污水在臭氧催化氧化段停留時間不足。故對下一階段試驗進行調整，及延長試驗裝置處理的停留時間。

第三階段。試驗裝置進水ρ（COD）為107.6mg／L，臭氧投加質量濃度為71.4mg／L，經過臭氧接觸氧化后出水 ρ（COD）為 73.2mg／L，接觸氧化ρ（COD）去除率為31.92%；再進入催化氧化罐后，出水 ρ（COD）為 53.7mg／L，ρ（COD）總去除率為50.06%。第三階段停留時間改為2h后，臭氧接觸氧化段ρ（COD）去除率明顯上升。說明延長停留時間后，有利于提高臭氧試驗裝置ρ（COD）去除率。

第四階段。試驗裝置原水改用改造后深度處理出水，停留時間為 2h，進水 ρ（COD）為 53mg／L，臭氧投加質量濃度為75.7mg／L，經過臭氧接觸氧化后出水 ρ（COD）為39.7mg／L，接觸氧化 ρ（COD）去除率為25.84%；再進入催化氧化罐后，出水ρ（COD）為31.7mg／L，ρ（COD）總去除率為 40.72%。第四階段原水改為水質更好的深度處理出水后，在同樣停留時間下，第四階段臭氧濃度雖較第三階段高4.3mg／L，但各段 ρ（COD）去除率卻有所下降。其中，試驗裝置ρ（COD）總去除較第三階段降低9.34%，臭氧接觸氧化段 ρ（COD）去除率降低6.08%。

3 結果與討論

在停留時間為2h，臭氧投加質量濃度＞70mg／L情況下，含鹽MBR膜出水和深度處理出水經過預曝氣罐后，臭氧氧化 ρ（COD）去除率可以達到25.84%～31.92%，再經過臭氧催化氧化，ρ（COD）去除率可以提升到40.72%～50.06%。說明惠州石化含鹽污水在足夠量的臭氧濃度和停留時間下，仍可對有機物進行降解，ρ（COD）可以達到＜50mg／L目標。

4 結論

1）在停留時間為2h，臭氧投加質量濃度＞70mg／L條件下，含鹽MBR膜出水經“臭氧接觸氧化+臭氧催化氧化”工藝處理后，ρ（COD）總去除率可達到50.06%。含鹽深度處理出水經“臭氧接觸氧化+臭氧催化氧化”工藝處理后，ρ（COD）總去除率可達到40.72%。

2）含鹽污水深度處理出水現很難達到＜50mg／L目標，試驗證明適當延長停留時間，適當提高臭氧投加濃度有利于有機物的進一步降解，出水ρ（COD）可以降解達到 ＜50mg／L。

3）由于本次試驗裝置現場工況限制，不能進一步提高臭氧投加濃度和延長停留時間，根據試驗數據顯示，預計處理效果還有上升空間。