摘要:針對河北省某化工園區(qū)二級生物處理出水可生化性差、難降解物質(zhì)多、色度較高、氨氮超標的特點，進行深度處理工藝設計，經(jīng)方案比選，采用“電絮凝+溶氣氣浮+臭氧催化氧化+曝氣生物濾池(BAF)”組合工藝。在調(diào)試期內(nèi)，調(diào)節(jié)臭氧投加比(ρ(O3)/COD)至2.1，出水COD保持60mg/L以下，去除率30%以上，滿足工藝設計要求。經(jīng)過1年的穩(wěn)定運行表明，該園區(qū)深度處理出水COD不高于45mg/L，SS、NH4+-N的質(zhì)量濃度均小于5mg/L，滿足GB18918-2002的一級A標準。

　　關鍵詞:化工園區(qū);深度處理;臭氧催化氧化;工藝設計

　　化工廢水一般水質(zhì)復雜，且多含有毒有害物質(zhì)，可生化性差、難降解污染物多，沖擊負荷強等，對水環(huán)境造成嚴重影響[1]。通過建立化工園區(qū)的方式將各類化工企業(yè)集中在一起，對各企業(yè)廢水集中收集處理，節(jié)約成本，便于管理，可減輕化工企業(yè)的環(huán)境污染[2]。隨著國家廢水排放標準日趨嚴格，很多園區(qū)現(xiàn)有處理裝置難以滿足要求。針對河北某化工園區(qū)污水進行了深度處理工藝設計，本文分析其穩(wěn)定達標情況及技術經(jīng)濟指標，以期為同類園區(qū)提供參考。

　　污水處理論文范例：關于污水處理廠廢氣多層次處理方法的研究

　　1工程概況

　　該化工園區(qū)內(nèi)主要集中有制藥企業(yè)、生物科技有限公司、精細化工企業(yè)及新材料科技公司，園區(qū)現(xiàn)有污水生物處理主體工藝為改良型A2/O處理工藝。目前該裝置運行良好，處理效果能達到設計要求，出水滿足GB8978-1996中的一級標準要求[3]。按照國家、省、市級的各類工業(yè)園區(qū)(開發(fā)區(qū))污水處理廠要求，對其進行提標改造，增設深度處理工序。根據(jù)園區(qū)總體規(guī)劃，深度處理工序總處理規(guī)模為18×103m3/d，分期建設，一期設計水量滿足園區(qū)企業(yè)中期排水要求，為12.5×103m3/d。深度處理工序出水執(zhí)行GB18918-2002中的一級A標準[4]。

　　2核心工藝選擇與工藝流程

　　2.1核心工藝選擇

　　深度處理工序進水水質(zhì)具有以下特點：1)廢水水質(zhì)波動大，污染物成分復雜。廢水COD受前處理及外來水影響，波動較大;2)可生化性差，生化出水COD約100mg/L，絕大部分為難降解有機物;3)含有一定量的懸浮物，色度較高，氨氮含量超標。根據(jù)其水質(zhì)特點，擬采用預處理-高級氧化-生物強化組合的深度處理工藝。

　　該工藝組合以高級氧化為核心，降解剩余難降解有機物，提高廢水可生化性后再進行生物強化處理，以較低的成本實現(xiàn)達標排放。工程上常用的高級氧化技術有芬頓氧化工藝和臭氧催化氧化工藝。芬頓工藝是利用芬頓試劑在水中使Fe2+催化H2O2生成羥基自由基(HO·)，由此獲得較強的氧化能力，降解污水中的污染物[5]。臭氧催化氧化通過快速產(chǎn)生大量活潑的HO·，引發(fā)鏈反應，無選擇性將水中難降解的大分子有機物氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)，提高廢水可生化性[6-8]。

　　在實驗室內(nèi)對高級氧化工藝進行比選，確定芬頓氧化工藝和臭氧催化氧化工藝最佳實驗條件及處理效果，實驗進水取自原項目二級生物出水，COD為103mg/L，設計出水COD要求60mg/L。經(jīng)實驗確定，芬頓氧化優(yōu)化反應pH為3.5，芬頓試劑投加量為COD：ρ(H2O2)：ρ(Fe2+)=1：1：0.25，反應時間90min;臭氧催化氧化優(yōu)化臭氧的質(zhì)量濃度50mg/L，反應時長120min。該條件下實驗結果如表2所示。

　　實驗結果表明，芬頓氧化與臭氧催化氧化均對原二級生物出水有一定去除效果，其中臭氧催化氧化提高了BOD5/COD，即提高了廢水可生化性，便于后續(xù)生物強化處理。芬頓氧化出水COD降低，但高于設計出水60mg/L的要求;且該反應初始將廢水pH調(diào)節(jié)至3.5左右，氧化完成后再對其中和，在此過程產(chǎn)生大量含鐵的化學污泥，屬性為危險廢物，需交有資質(zhì)單位處理，成本較高。同時投加的芬頓試劑增加了廢水中鹽度和鐵離子濃度，對后續(xù)處理過程產(chǎn)生一定影響。綜上分析，臭氧催化氧化工藝具有顯著優(yōu)勢，選擇采用臭氧催化氧化工藝作為深度處理的高級氧化核心工藝。

　　2.2工藝流程

　　項目采用“電絮凝+溶氣氣浮+臭氧催化氧化+曝氣生物濾池(BAF)”組合工藝。工藝流程。生物處理出水由現(xiàn)有出水池首先進入調(diào)節(jié)水池，廢水經(jīng)調(diào)整pH后，由提升泵提升進入電絮凝裝置。電絮凝出水送入調(diào)節(jié)池，在池內(nèi)曝氣后泵入氣浮系統(tǒng)，加聚丙烯酰胺(PAM)助凝，實現(xiàn)懸浮物和水體的分離，出水進入中間水池。通過提升泵將中間水池中的水自下而上進入并聯(lián)的臭氧催化反應塔。

　　臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧通過閥門控制進入催化塔塔底，塔頂尾氣進入尾氣破壞器。催化臭氧氧化塔出水進入氧化穩(wěn)定池，并可從該池以反洗泵取水對催化反應塔與過濾器進行反沖。隨后進入曝氣生物濾池系統(tǒng)，COD和氨氮進一步被去除，出水通過濾布濾池后進入清水池，最終達標排放。氣浮和曝氣生物濾池產(chǎn)生的污泥進入污泥儲池，經(jīng)隔膜壓濾后，外委處置。

　　3主要構筑物及設備參數(shù)

　　項目工藝處理單體主要包括電絮凝處理單元、氣浮單元、臭氧催化氧化單元和高效生物濾池單元等。1)電絮凝處理單元。電絮凝設備間采用6套一體化電絮凝設備，單套處理能力為100m3/h，設備長4.7m、寬3.6m、高3.2m，極板尺寸500mm×250mm，極板間距20mm，反應時間5min。

　　2)氣浮處理單元。氣浮設備采用專業(yè)廠家成套設備，包括加堿與PAM加藥系統(tǒng)。溶氣氣浮機3臺，單套處理能力為270m3/h，設備長22.5m、寬4.5m、高3.2m，采用SS304鋼材質(zhì);堿投加系統(tǒng)由1臺有 效容積為20m3的碳鋼儲罐及3臺進水體積流量300L/h、揚程60m的堿計量泵組成;PAM加藥系統(tǒng)由1臺進水體積流量1000L/h的自動溶藥機和3臺進水體積流量500L/h、揚程60m的PAM計量泵組成。

　　3)中間水池。水池為半地下式有蓋鋼筋混凝土矩形池，有效容積750m3，停留時間1.44h;配套4臺污水提升離心泵，進水體積流量200m3/h，揚程15m。4)臭氧催化氧化單元。單元內(nèi)有3座臭氧催化氧化反應塔，單塔有效容積143m3，3臺臭氧源(2用1備)，臭氧產(chǎn)量15kg/h;催化劑共282m3，氧化鋁基材，粒徑Φ3～5mm，孔容0.4～0.6cm3/g，比表面積≥230m2/g。

　　5)曝氣生物濾池。濾池為半地下式鋼筋混凝土矩形池，有效容積3000m3，內(nèi)部分為4格設4套日常曝氣系統(tǒng)。反洗頻率1次/天，氣洗和水洗時間均為15min/次。氣洗強度13.8L/(m2·s)，水洗強度4.6L(/m2·s)，反洗水量960m3/d。工程設置半地下式鋼筋混凝土結構濾布濾池1座，有效容積800m3，用以去除生物濾池出水中攜帶的少量懸浮物。

　　4運行效果

　　4.1臭氧催化氧化單元

　　項目于2019年3月開始調(diào)試運行，在調(diào)試期內(nèi)，臭氧催化氧化單元出水COD均降至60mg/L以下，去除率達30%以上。在調(diào)試運行初期，臭氧催化氧化塔就體現(xiàn)出良好的COD降解效果，運行第5天，出水COD即逐漸穩(wěn)定在50mg/L以下，此時臭氧投加比(ρ(O3)：COD)為2.3。

　　為了復核設計臭氧投加量并降低運行成本，在運行第8天將臭氧投加比修正為2.1，出水COD出現(xiàn)小幅波動，說明隨著投加比的降低，COD去除量會受到影響。接下來良好的COD效果可能歸因于固定臭氧投加量條件下進水COD的降低。運行最后1周，出水COD穩(wěn)定在60mg/L，滿足工藝設計要求。

　　4.2深度處理工序

　　項目運行1年的處理效果，結果表明，深度處理出水COD<45mg/L，SS、NH4+-N的質(zhì)量濃度分別<5、<5mg/L，能夠穩(wěn)定滿足GB18918-2002中的一級A標準。

　　5技術經(jīng)濟及環(huán)境效益

　　一期建設后年運行成本約為1543.9萬元，其中液堿、PAM等藥劑費用123.8萬元，耗材(電極板更換、催化劑補加)費用90.8萬元，動力費(電耗、氧氣費、水費)478.1萬元，污泥外運處置費79.2萬元，人工成本72萬元，折舊、管理及其他費用共計700萬元，噸水處理成本為3.74元;二期建成后年運行成本估算為1816.8萬元，其中液堿、PAM等藥劑費用181.2萬元，耗材(電極板更換、催化劑補加)費用101.9萬元，動力費(電耗、氧氣費、水費)634.5萬元，污泥外運處置費79.2萬元，人工成本72萬元，折舊、管理及其他費用共計748萬元，噸水處理成本為3.06元。項目出水除部分回用于道路澆灑、綠化外，其余外排至防洪渠，能夠顯著改善區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量。每年可減少COD排放量約為324t、NH4+-N約為32.4t、SS約為281.6t，實現(xiàn)了節(jié)能減排的目的。

　　6結論

　　針對化工園區(qū)二級生物出水深度處理，設計采用高級氧化工藝氧化難降解物質(zhì)，提高廢水可生化性，后續(xù)進行生物強化處理，以期在較低成本下達標排放。實驗室內(nèi)進行核心工藝比選，臭氧催化氧化出水COD最低降至47mg/L，去除率54%，BOD5/COD由0.11提升至0.32;芬頓氧化出水COD最低降至65mg/L，去除率37%，故選擇采用臭氧催化氧化工藝作為高級氧化工藝。項目采用“電絮凝+溶氣氣浮+臭氧催化氧化+BAF”組合工藝，經(jīng)1年運行表明，深度處理出水COD小于45mg/L，SS、NH4+-N的質(zhì)量濃度分別<5、<5mg/L，穩(wěn)定滿足GB18918-2002中的一級A排放標準。

　　參考文獻：

　　[1]彭松,蔣克彬,陳紅艷.化工廢水治理措施綜述[J].江蘇環(huán)境科技,2008,21(增1):122-124.

　　[2]唐景春,王敏,鄭先強,等.化工園區(qū)污水特征分析及生物毒性研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2012,28(1):20-24.

　　[3]污水綜合排放標準:GB8978-1996[S].

　　[4]城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準:GB18918-2002[S].

　　[5]馮素敏,王浩,宋振揚,等.芬頓氧化-混凝深度處理二級出水試驗研究[J].河北科技大學學報,2017,38(1),94-100.

　　[6]ANDREOZZIR,CAPRIOV,INSOLAA,etal.Advancedoxidationprocesses(AOP)forwaterpurificationandrecovery[J].CatalysisToday,1999,53(1):51-59.

　　作者：王姣1，劉思相2，孫黎明3