化工外排污水COD處理技術(shù)

近幾年，蘭州石化分公司生產(chǎn)規模不斷擴大，隨著(zhù)其46萬(wàn)t/a乙烯、5.5萬(wàn)t/a丁苯橡膠等裝置的建成投產(chǎn)，排入化工污水處理場(chǎng)的污水量也大增。由于污水中的污染物含量波動(dòng)較大，且成分越來(lái)越復雜，難生化降解物質(zhì)種類(lèi)繁多、性質(zhì)各異，導致現有水解酸化—A/O工藝處理后的化工外排污水的COD僅有4%的監測數據達標（≤60mg/L），絕大多數的COD在60～100mg/L范圍，懸浮物（SS）在20～40mg/L之間，無(wú)法穩定達到《污水綜合排放標準》（GB/T8978—1996）一級排放標準。為此，開(kāi)發(fā)出了一套混凝氣浮—臭氧氧化/活性炭吸附組合工藝對該化工外排污水進(jìn)行深度處理，考察并確定最佳操作條件，使處理后的化工外排污水COD≤35mg/L，穩定達到排放標準要求。

1 試驗方法

1.1 原水水質(zhì)

以蘭州石化分公司污水處理場(chǎng)化水部經(jīng)水解酸化—A/O工藝處理后的化工外排污水為原水，2011年3月—6月的水質(zhì)監測數據見(jiàn)表1。

由表1可知，經(jīng)水解酸化—A/O工藝處理后的化工外排污水中BOD、氨氮、石油類(lèi)和pH均能穩定達到一級排放標準。但SS為20~40mg/L，COD為60~100mg/L，無(wú)法穩定達到一級排放標準。

1.2 檢測方法
pH：電極法；COD：重鉻酸鉀法；氨氮：納氏試劑法；BOD5：稀釋接種法及BOD儀分析法；石油類(lèi)：CCl4萃取及紅外分光光度法；SS：重量法。

1.3 試驗設備和材料
主要設備：高頻臭氧機1套，濟南天健科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)，臭氧最大產(chǎn)量50g/h；臭氧氧化氣水混合系統1套，濟南天健科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)，處理量12t/h；臭氧活性炭處理裝置1套，自制，處理量30L/h，材質(zhì)為有機玻璃，尺寸為D0.2m×1.5m；計量泵1臺，漢勝工業(yè)設備有限公司生產(chǎn)，最大流量100L/h；充氧泵1臺，創(chuàng )星電器有限公司生產(chǎn)，充氣量3L/min；混凝氣浮裝置1套，自制，處理量4t/h，材質(zhì)為不銹鋼，尺寸為2.2m×1.2m×1.9m。

主要藥劑：聚合氯化鋁（PAC），固體，氧化鋁（Al2O3）的質(zhì)量分數在27%~29%，鹽基度在40%~90%，河南省鞏義市玉林凈水材料有限公司生產(chǎn)；陰離子聚丙烯酰胺（PAM），固體，相對分子質(zhì)量600萬(wàn)~1800萬(wàn)，河南省鞏義市玉林凈水材料有限公司生產(chǎn)；杏殼活性炭，粒徑約1~2mm，蘭州先華科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)。

1.4 工藝流程

針對蘭州石化分公司化工污水處理場(chǎng)生化單元二沉池污泥沉降能力較差，處理后的外排水SS和膠體含量較高，加上難生化降解的有機物較多等特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)大量探索試驗研究，開(kāi)發(fā)出了一套混凝氣浮—臭氧/活性炭組合工藝深度去除COD的技術(shù)。在該工藝中，原水先經(jīng)過(guò)混凝氣浮單元去除懸浮態(tài)有機物和膠體有機物，然后通過(guò)射流器按一定比例和臭氧充分混合，再自下而上流經(jīng)活性炭柱，通過(guò)活性炭的吸附和臭氧/活性炭的催化協(xié)同作用，將難生化降解的有機物去除，實(shí)現化工外排污水深度處理的目的圖1所示。

 2 結果與討論

2.1 混凝氣浮

混凝氣浮過(guò)程在混凝氣浮裝置中進(jìn)行，以SS和COD為考察對象。按照泵前吸水投加PAC、泵后射流加入PAM的加藥方式，PAC、PAM平均投加質(zhì)量濃度分別為80、1.6mg/L，在溶氣罐采用連續進(jìn)氣進(jìn)水、回流比為30%~40%、工作壓力0.4MPa、水力停留時(shí)間40min（反應區10min，氣浮區30min）、連續刮渣排渣排泥等操作條件下，對混凝氣浮去除化工外排污水SS和COD進(jìn)行效果評價(jià)，SS去除率達80%～90%，COD去除率為10%～20%。

2.2 臭氧氧化

臭氧具有較強的氧化性，可用來(lái)去除污水中難生化降解的有機物。但其單獨作用時(shí)，處理效果不佳。本實(shí)驗以臭氧/活性炭法處理經(jīng)混凝氣浮預處理后的化工外排污水，SS在2.0~8.0mg/L范圍，COD在48~90mg/L范圍，并分別考察了影響臭氧氧化、活性炭吸附的因素條件等。

2.2.1 接觸時(shí)間

以混凝氣浮處理后的化工外排污水為試驗用水，在室溫、臭氧投加質(zhì)量濃度為10mg/L的條件下，通過(guò)計量泵控制進(jìn)水流量，確定臭氧與化工外排污水最佳接觸時(shí)間�？刂朴嬃勘昧髁糠謩e為50、30、20、15、10L/h，臭氧混合水在5L反應柱內的停留時(shí)間分別為6、10、15、20、30min，臭氧氧化對化工外排污水COD去除率見(jiàn)圖2。

 從圖2可以看出，臭氧與污水充分接觸10min后COD去除率約10%，達到最佳去除效果，故確定臭氧氧化最佳接觸時(shí)間為10min。

2.2.2 臭氧投加量

以混凝氣浮處理后的化工外排污水為試驗用水，在室溫、臭氧氧化接觸時(shí)間為10min的條件下，考察了臭氧投加量對COD去除率的影響，結果見(jiàn)圖3。

 從圖3可以看出，隨著(zhù)臭氧投加量的增加，COD去除率逐漸上升；當臭氧投加質(zhì)量濃度達到5mg/L時(shí)，COD去除率達到最大（10%左右）；隨著(zhù)臭氧投加量的增加，COD去除率不再有明顯的變化，為了節約成本，選擇5mg/L為臭氧直接氧化去除COD的最大投加質(zhì)量濃度。

2.2.3 pH

試驗研究中，以混凝氣浮處理后的化工外排污水為試驗用水，在室溫、臭氧氧化接觸時(shí)間為10min、臭氧投加質(zhì)量濃度為5mg/L的操作條件下，考察不同pH情況下臭氧氧化去除COD的效果。試驗研究發(fā)現，堿性條件下臭氧去除COD的效果較好，在pH為7~9范圍內較佳，而本實(shí)驗用水pH為7~8，因此可不調pH。

2.2.4 效果評價(jià)

在確定了臭氧與污水接觸時(shí)間、臭氧投加質(zhì)量濃度和pH等主要影響因素后，以混凝氣浮處理后的化工外排污水為試驗用水，評價(jià)了臭氧氧化處理效果，共進(jìn)行了7個(gè)批次的COD評價(jià)試驗，每個(gè)批次處理水量150L，每處理50L取樣分析1次，COD去除率為每個(gè)批次平均值，結果表明，在最佳操作條件下，臭氧氧化處理化工外排污水，COD去除率均＜10%，出水尚不能達到穩定排放的標準。

2.3 活性炭吸附

當污水流經(jīng)活性炭表面時(shí)，可將溶解或懸浮在污水中的有機和無(wú)機污染物吸附到活性炭顆粒內，達到凈化污水的效果。

2.3.1 活性炭選型

活性炭顆粒越小，過(guò)濾面積就越大。粉末狀的活性炭總面積最大，吸附效果最佳，但粉末狀的活性炭很容易隨水流出，難以控制。粒狀的活性炭因顆粒成形不易流動(dòng)，水中有機物等雜質(zhì)在活性炭過(guò)濾層中也不易阻塞，其吸附能力強。試驗選擇粒徑為1~2mm的粒狀活性炭為去除化工外排污水中COD的最佳填料。

2.3.2 停留時(shí)間

將混凝氣浮處理后的化工外排污水以不同流速流經(jīng)活性炭柱，考察停留時(shí)間對活性炭去除COD效果的影響，結果見(jiàn)圖4。

 由圖4可以看出，因活性炭的吸附能力與污水接觸其表面的時(shí)間成正比，時(shí)間越長(cháng)，出水水質(zhì)越佳，COD去除率越高。但停留時(shí)間超過(guò)10min后，COD去除率提升幅度不明顯。因此，選擇活性炭最佳吸附停留時(shí)間為10min。

2.3.3 評價(jià)效果

在選定了粒狀活性炭、停留時(shí)間10min的操作條件下，取活性炭200g，用自下而上的進(jìn)水方式評價(jià)活性炭對污水中COD的去除率，結果表明，活性炭能吸附去除污水中30%~40%的COD，但仍不能完全保證出水達標。

2.4 混凝氣浮—臭氧/活性炭

從混凝氣浮、臭氧氧化和活性炭吸附單獨去除COD的效果來(lái)看，出水COD均無(wú)法穩定達到一級排放標準的要求。為此將上述3種工藝有機組合起來(lái)，分別控制條件為：混凝氣浮單元中PAC投加質(zhì)量濃度80mg/L、PAM投加質(zhì)量濃度1.6mg/L、回流比30%~40%、工作壓力0.4MPa、水力停留時(shí)間40min（反應區10min，氣浮區30min）；臭氧/活性炭單元中臭氧投加質(zhì)量濃度5.0mg/L、停留時(shí)間10min、活性炭填裝質(zhì)量3kg；處理水量為30L/h；試驗共進(jìn)行了15d，每天8h，結果見(jiàn)圖5。

 由圖5可以看出，經(jīng)混凝氣浮—臭氧/活性炭處理后，出水COD在9.6~35.0mg/L之間，氨氮在0.3~3.0mg/L之間，BOD在0.1~10.2mg/L之間，pH在6.2~8.3之間，各項指標均能穩定達到一級排放標準要求。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結論

采用混凝氣浮—臭氧/活性炭組合工藝能將COD在60~100mg/L的化工外排污水COD穩定地去除50%~80%，出水COD≤35mg/L，使出水穩定達到《污水綜合排放標準》（GB/T8978—1996）的一級排放標準要求。