高級氧化調(diào)節(jié)塔在廢水處理中的應(yīng)用實例

楊戊戌

(上海艾錄包裝股份有限公司，上海 201508)

近年來，我國的醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展迅速，制藥廢水已成為嚴重的污染源之一。2011年中國醫(yī)藥企業(yè)5000家左右，我國已然成為全球最大的原料藥生產(chǎn)和出口國之一。制藥廢水有機污染物種類多、成分復(fù)雜，毒性高，廢水的B/C值差異較大，懸浮物和NH3-N濃度高，色度深，含有難生物降解和毒性物質(zhì)等特點，制藥廢水的處理變得棘手[1]。

常規(guī)的水處理工藝對水中有機污染物的去除效果不明顯。目前大部分的研究主要集中在吸附技術(shù)、膜分離技術(shù)、生物降解技術(shù)、零價金屬還原技術(shù)、高級氧化技術(shù)等。高級氧化技術(shù)(Advanced Oxidation Processes，簡稱AOPs)，是對傳統(tǒng)水處理技術(shù)中的化學(xué)氧化法進行改革的基礎(chǔ)上而產(chǎn)生的一種新技術(shù)，它由Glaze等研究者[2]于1987年提出。AOPs是指通過物理的或者化學(xué)的方法，使水中的污染物直接礦化為CO2和H2O及其它無機物，或?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)化為低毒、易生物降解的小分子物質(zhì)。AOPs通常被認為是利用其化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的化學(xué)活性極強的羥基自由基(·OH)將污染物氧化[3-6]。

本文采用的高級氧化調(diào)節(jié)塔作為制藥廢水的前端處理設(shè)備，對制藥廢水有很好的處理效果。

自高級氧化調(diào)節(jié)塔安裝調(diào)試后，調(diào)節(jié)塔運行穩(wěn)定，其中對COD和氨氮的去除效果較好，對進水水質(zhì)的色度及臭和味也有一定的改善效果，本文針對調(diào)節(jié)塔運行情況以每日實際實驗數(shù)據(jù)來說明。

1 調(diào)試過程

1.1 進水負荷對調(diào)節(jié)塔處理效果的影響

圖1 進水負荷對COD去除效果的影響

第一階段運行情況說明如圖1和圖2所示，圖1為經(jīng)調(diào)節(jié)塔處理后COD去除效果圖，圖2為NH3-N去除效果圖，為了能夠真實的反映出調(diào)節(jié)塔運行情況，實驗采用每日取兩組水樣，每組水樣取一個進水對應(yīng)兩個出水，從圖中進水和出水的比較可以看到，對COD和氨氮均有一定的去除效果，其中NH3-N的去除效果較COD相對較好，去除率最高可達55%，COD去除率最高達到34%。

圖2 調(diào)節(jié)塔對NH3-N去除效果的影響

圖1和圖2所示，3、4、5、6組進水負荷較高，COD平均值在4500 mg/L左右，氨氮平均值在70 mg/L左右，從圖1、圖2可以看到，進水負荷較高時，COD和NH3-N的去除效果較好。

1.2 接觸反應(yīng)時間對調(diào)節(jié)塔處理效果的影響

第二階段運行情況說明如圖3和圖4所示，基于第一階段調(diào)節(jié)塔的去除效果較好，為了進一步提高提高其去除率，本階段對調(diào)節(jié)塔運行情況繼續(xù)探討，探討延長反應(yīng)時間是否會提高去除率，因此本階段采取塔內(nèi)循環(huán)取樣方式進行實驗。

圖3 接觸反應(yīng)時間對COD去除效果的影響

圖4 接觸反應(yīng)時間對NH3-N去除效果的影響

循環(huán)取樣后從實驗數(shù)據(jù)可以看到COD和NH3-N有一定的去除效果，但其去除效果沒有明顯改善，特別是對COD幾乎沒有去除效果，通過查閱資料分析，可能的原因是進水在塔內(nèi)循環(huán)過程中，臭氧濃度高，其強氧化性使得水中的大分子有機物質(zhì)分解成小分子，氧化前大分子有機物并不以COD的形式呈現(xiàn)，氧化成小分子后以COD形式呈現(xiàn)出來，使得其COD的去除效果不明顯。

因此，從整體考慮，循環(huán)方式不僅使得調(diào)節(jié)塔出水減少，效率降低，而且對于去除效果并沒有明顯提高，相對來說，邊進邊出的方式對調(diào)節(jié)塔更為適用，后續(xù)實驗基于邊進邊出的方式探討。

1.3 進出水方式對調(diào)節(jié)塔處理效果的影響

第三階段運行情況如圖4和圖5，圖5為調(diào)節(jié)塔COD去除效果，圖6為NH3-N去除效果，調(diào)節(jié)塔運行模式采用邊進邊出的方式。

圖5 進水方式對COD去除效果的影響

圖6 進水方式對NH3-N去除效果的影響

由圖5和圖6的實驗數(shù)據(jù)可以看到調(diào)節(jié)塔采用邊進邊出方式去除效果要好于循環(huán)取樣，調(diào)節(jié)塔出水4 m3/h時，NH3-N的平均去除率達到25%，COD的平均去除率達到15%，從7、8組數(shù)據(jù)可以明顯看到COD和NH3-N負荷較高時，去除效果好于其他幾組，COD和NH3-N的去除率均接近50%。

2 調(diào)節(jié)塔的日常維護

基于以上實驗結(jié)果，調(diào)節(jié)塔仍采用邊進邊出的方式運行，第四階段運行情況如圖7和圖8所示，其中圖7為調(diào)節(jié)塔COD去除效果，圖8為NH3-N的去除效果。

從圖7和圖8可以看到，1、2、3、4組來水負荷較低，水質(zhì)變化不大，5、6、7、8組來水負荷相對較高，COD和NH3-N的去除率相對于之前均有所降低，COD去除率最高15.5%，氨氮去除率最高達到33.7%，運行一個月之后調(diào)節(jié)塔效率降低，分析原因可能是長期進水負荷高的情況下，一些高分子化合物堵塞了調(diào)節(jié)塔，影響其處理效果。

圖7 調(diào)節(jié)塔COD去除效果

圖8 調(diào)節(jié)塔NH3-N去除效果

因此，為了保持調(diào)節(jié)塔較高的效率，在調(diào)節(jié)塔長期使用過程中應(yīng)注意對調(diào)節(jié)塔的維護，清理，對塔內(nèi)定期反沖洗。

3 結(jié) 論

本文研究了高級氧化調(diào)節(jié)塔在制藥廢水中的實際運行情況，從每日實驗數(shù)據(jù)可以看到調(diào)節(jié)塔對COD和NH3-N的去除效果較好，耐沖擊負荷較強，并且在來水負荷較高的情況下，其去除效果相對較好，通過對進水和出水的對比可以看到，其對水質(zhì)色度及臭和味均有一定的去除效果，本調(diào)節(jié)塔在污水處理系統(tǒng)中發(fā)揮了很好的作用。