臭氧催化氧化法处理污水厂二级出水的中试研究

耿长君，蒲文晶，高 薇，王宏伟，钟大辉，饶辉凯

(1.中国石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021；2.中国石油吉林石化公司 污水处理厂，吉林 吉林 132021)

某综合化工污水处理厂二级生化出水COD约在80.0 mg/L，具有可生化性较差(BOD5/COD=0.05)、水量大的特点。为了使COD达到《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571—2015)直排要求(不超过50.0 mg/L)，需要采用深度处理工艺对二级生化出水做进一步处理。目前深度处理技术主要有生物法、物理化学法、生物法和物理化学法耦合法。

臭氧催化氧化工艺是指在臭氧催化剂存在下对水中污染物进行臭氧氧化处理的工艺，它将臭氧的强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来，能较为有效地解决有机物降解不完全的问题，属于物理化学法中的高级氧化技术[1-5]。

实验采用2套臭氧催化氧化中试装置，对二级生化污水进行连续式中试处理。考察了臭氧催化氧化反应器内废水采用不同流向时，COD去除效果和臭氧消耗运行成本。

1 实验部分

1.1 实验装置

实验采用臭氧催化氧化工艺，具体工艺流程图及装置见图1和表1。

b 废水下向流图1 臭氧催化氧化中试工艺流程图

将定量的二级生化出水和臭氧发生器产生的臭氧混合气同时连续打入臭氧催化氧化反应器中，二级生化出水经臭氧催化氧化处理后从反应器另一端出口排出，臭氧尾气从反应器上部排出。

表1 主要模试装置规格及材质

1.2 实验用水

实验用水为二级生化出水，取自某石化污水处理厂二沉池出水口，实验水质见表2。

表2 实验用水水质

1.3 运行参数

臭氧催化氧化工艺主要运行参数见表3。

表3 主要运行参数

1.4 分析方法

CODcr：重铬酸钾法；气体中臭氧浓度：紫外臭氧检测仪。

2 结果与讨论

2.1 废水上向流运行效果

臭氧催化氧化反应器内废水采用上向流运行方式时，装置对二级生化出水中COD的去除效果见图2。

运行时间/d图2 上向流COD去除效果

由图2可见，臭氧催化氧化反应器的臭氧投加量为43.3 mg/L，进水COD为65.1～92.8 mg/L，平均值为79.9 mg/L，出水COD为27.5～48.6 mg/L，平均值为38.8 mg/L，去除率为35.9 %～67.1 %，平均值为50.1 %，氧化出水COD≤50.0 mg/L的达标率为100 %。

2.2 废水下向流运行效果

臭氧催化氧化反应器内废水采用下向流运行方式时，装置对二级生化出水中COD的去除效果见图3。

运行时间/d图3 下向流COD去除效果

由图3可见，臭氧催化氧化反应器的臭氧投加量为35.3 mg/L，进水COD为65.1～92.8 mg/L，平均值为80.4 mg/L，出水COD为41.5～54.2 mg/L，平均值为47.5 mg/L，去除率为30.6 %～55.3 %，平均值为40.7 %，氧化出水COD≤50.0 mg/L的达标率为69.2 %。

2.3 臭氧消耗运行成本

臭氧催化氧化反应器内废水分别采用上向流和下向流运行方式时，去除单位COD消耗臭氧量见图4。

运行时间/d图4 去除单位COD消耗臭氧量

由图4可见，采用上向流运行方式时，去除单位COD消耗臭氧量为0.76～1.87 g/g，平均值为1.10 g/g；采用下向流运行方式时，去除单位COD消耗臭氧量为0.69～1.76 g/g，平均值为1.10 g/g。

臭氧催化氧化工艺主要运行成本为投加臭氧造成的耗电量，以工业电单耗0.65元/(kW·h)、产生每千克臭氧耗电量22.5 kW·h/kg、去除COD绝对量为43.0 mg/L计，则采用上向流方式处理水，臭氧消耗成本为0.69元/t，采用下向流方式处理每吨水，臭氧消耗成本为0.69元/t。

3 结 论

(1) 采用臭氧催化氧化工艺深度处理综合化工污水处理厂二级生化出水是可行的；

(2) 采用上向流运行方式，臭氧投加量43.3 mg/L，进水COD为65.1～92.8 mg/L，平均值为79.9 mg/L，氧化出水COD≤50.0 mg/L的达标率为100 %；

(3) 采用上向流和下向流运行方式时，去除单位COD消耗臭氧量都为1.10 g/g，处理水的臭氧消耗成本一样。

参 考 文 献：

[1] FERNANDO J BELTRAN.水和废水的臭氧反应动力学[M].北京：中国建筑工业出版社,2007：174.

[2] 彭然.硫化矿浮选废水中典型有机药剂臭氧催化氧化去除研究[D].武汉：武汉工程大学，2012：11-12.

[3] 潘敏.臭氧催化氧化深度处理生化出水中试研究[J].四川冶金，2013，35(3)：67-70.

[4] 阮晓磊，郑书忠，滕厚开.两级臭氧深度催化氧化高酸重质原油废水的研究[J].工业水处理，2011，31(11)：67-70.

[5] 肖春景，吴延忠，万维光，等，石化废水深度处理用臭氧催化氧化体系的研究[J].油气田环境保护，2011，21(6)：47-81.