摘要:針對(duì)河北省某化工園區(qū)二級(jí)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(biāo)的特點(diǎn)，進(jìn)行深度處理工藝設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)要求。經(jīng)過1年的穩(wěn)定運(yùn)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(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

　　關(guān)鍵詞:化工園區(qū);深度處理;臭氧催化氧化;工藝設(shè)計(jì)

　　化工廢水一般水質(zhì)復(fù)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(fù)荷強(qiáng)等，對(duì)水環(huán)境造成嚴(yán)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(duì)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(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，很多園區(qū)現(xiàn)有處理裝置難以滿足要求。針對(duì)河北某化工園區(qū)污水進(jìn)行了深度處理工藝設(shè)計(jì)，本文分析其穩(wěn)定達(dá)標(biāo)情況及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以期為同類園區(qū)提供參考。

　　污水處理論文范例：關(guān)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(xì)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(yùn)行良好，處理效果能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，出水滿足GB8978-1996中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。按照國(guó)家、省、市級(jí)的各類工業(yè)園區(qū)(開發(fā)區(qū))污水處理廠要求，對(duì)其進(jìn)行提標(biāo)改造，增設(shè)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(shè)，一期設(shè)計(jì)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(jí)A標(biāo)準(zhǔn)[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(jìn)水水質(zhì)具有以下特點(diǎn)：1)廢水水質(zhì)波動(dòng)大，污染物成分復(fù)雜。廢水COD受前處理及外來水影響，波動(dòng)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(jī)物;3)含有一定量的懸浮物，色度較高，氨氮含量超標(biāo)。根據(jù)其水質(zhì)特點(diǎn)，擬采用預(yù)處理-高級(jí)氧化-生物強(qiáng)化組合的深度處理工藝。

　　該工藝組合以高級(jí)氧化為核心，降解剩余難降解有機(jī)物，提高廢水可生化性后再進(jìn)行生物強(qiáng)化處理，以較低的成本實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。工程上常用的高級(jí)氧化技術(shù)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(qiáng)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(yīng)，無選擇性將水中難降解的大分子有機(jī)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)高級(jí)氧化工藝進(jìn)行比選，確定芬頓氧化工藝和臭氧催化氧化工藝最佳實(shí)驗(yàn)條件及處理效果，實(shí)驗(yàn)進(jìn)水取自原項(xiàng)目二級(jí)生物出水，COD為103mg/L，設(shè)計(jì)出水COD要求60mg/L。經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定，芬頓氧化優(yōu)化反應(yīng)pH為3.5，芬頓試劑投加量為COD：ρ(H2O2)：ρ(Fe2+)=1：1：0.25，反應(yīng)時(shí)間90min;臭氧催化氧化優(yōu)化臭氧的質(zhì)量濃度50mg/L，反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)120min。該條件下實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，芬頓氧化與臭氧催化氧化均對(duì)原二級(jí)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(qiáng)化處理。芬頓氧化出水COD降低，但高于設(shè)計(jì)出水60mg/L的要求;且該反應(yīng)初始將廢水pH調(diào)節(jié)至3.5左右，氧化完成后再對(duì)其中和，在此過程產(chǎn)生大量含鐵的化學(xué)污泥，屬性為危險(xiǎn)廢物，需交有資質(zhì)單位處理，成本較高。同時(shí)投加的芬頓試劑增加了廢水中鹽度和鐵離子濃度，對(duì)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(shì)，選擇采用臭氧催化氧化工藝作為深度處理的高級(jí)氧化核心工藝。

　　2.2工藝流程

　　項(xiàng)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(jìn)入調(diào)節(jié)水池，廢水經(jīng)調(diào)整pH后，由提升泵提升進(jìn)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(shí)現(xiàn)懸浮物和水體的分離，出水進(jìn)入中間水池。通過提升泵將中間水池中的水自下而上進(jìn)入并聯(lián)的臭氧催化反應(yīng)塔。

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

　　3主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

　　項(xiàng)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(shè)備間采用6套一體化電絮凝設(shè)備，單套處理能力為100m3/h，設(shè)備長(zhǎng)4.7m、寬3.6m、高3.2m，極板尺寸500mm×250mm，極板間距20mm，反應(yīng)時(shí)間5min。

　　2)氣浮處理單元。氣浮設(shè)備采用專業(yè)廠家成套設(shè)備，包括加堿與PAM加藥系統(tǒng)。溶氣氣浮機(jī)3臺(tái)，單套處理能力為270m3/h，設(shè)備長(zhǎng)22.5m、寬4.5m、高3.2m，采用SS304鋼材質(zhì);堿投加系統(tǒng)由1臺(tái)有 效容積為20m3的碳鋼儲(chǔ)罐及3臺(tái)進(jìn)水體積流量300L/h、揚(yáng)程60m的堿計(jì)量泵組成;PAM加藥系統(tǒng)由1臺(tái)進(jìn)水體積流量1000L/h的自動(dòng)溶藥機(jī)和3臺(tái)進(jìn)水體積流量500L/h、揚(yáng)程60m的PAM計(jì)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(shí)間1.44h;配套4臺(tái)污水提升離心泵，進(jìn)水體積流量200m3/h，揚(yáng)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(yīng)塔，單塔有效容積143m3，3臺(tái)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(shè)4套日常曝氣系統(tǒng)。反洗頻率1次/天，氣洗和水洗時(shí)間均為15min/次。氣洗強(qiáng)度13.8L/(m2·s)，水洗強(qiáng)度4.6L(/m2·s)，反洗水量960m3/d。工程設(shè)置半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(yùn)行效果

　　4.1臭氧催化氧化單元

　　項(xiàng)目于2019年3月開始調(diào)試運(yùn)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(dá)30%以上。在調(diào)試運(yùn)行初期，臭氧催化氧化塔就體現(xiàn)出良好的COD降解效果，運(yùn)行第5天，出水COD即逐漸穩(wěn)定在50mg/L以下，此時(shí)臭氧投加比(ρ(O3)：COD)為2.3。

　　為了復(fù)核設(shè)計(jì)臭氧投加量并降低運(yùn)行成本，在運(yùn)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(dòng)，說明隨著投加比的降低，COD去除量會(huì)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(jìn)水COD的降低。運(yùn)行最后1周，出水COD穩(wěn)定在60mg/L，滿足工藝設(shè)計(jì)要求。

　　4.2深度處理工序

　　項(xiàng)目運(yùn)行1年的處理效果，結(jié)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(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

　　5技術(shù)經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益

　　一期建設(shè)后年運(yùn)行成本約為1543.9萬(wàn)元，其中液堿、PAM等藥劑費(fèi)用123.8萬(wàn)元，耗材(電極板更換、催化劑補(bǔ)加)費(fèi)用90.8萬(wàn)元，動(dòng)力費(fèi)(電耗、氧氣費(fèi)、水費(fèi))478.1萬(wàn)元，污泥外運(yùn)處置費(fèi)79.2萬(wàn)元，人工成本72萬(wàn)元，折舊、管理及其他費(fèi)用共計(jì)700萬(wàn)元，噸水處理成本為3.74元;二期建成后年運(yùn)行成本估算為1816.8萬(wàn)元，其中液堿、PAM等藥劑費(fèi)用181.2萬(wàn)元，耗材(電極板更換、催化劑補(bǔ)加)費(fèi)用101.9萬(wàn)元，動(dòng)力費(fèi)(電耗、氧氣費(fèi)、水費(fèi))634.5萬(wàn)元，污泥外運(yùn)處置費(fèi)79.2萬(wàn)元，人工成本72萬(wàn)元，折舊、管理及其他費(fèi)用共計(jì)748萬(wàn)元，噸水處理成本為3.06元。項(xiàng)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(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目的。

　　6結(jié)論

　　針對(duì)化工園區(qū)二級(jí)生物出水深度處理，設(shè)計(jì)采用高級(jí)氧化工藝氧化難降解物質(zhì)，提高廢水可生化性，后續(xù)進(jìn)行生物強(qiáng)化處理，以期在較低成本下達(dá)標(biāo)排放。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)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(jí)氧化工藝。項(xiàng)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(yùn)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(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

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　　作者：王姣1，劉思相2，孫黎明3