臭氧-生物活性炭过滤技术在工业废水深度处理中的应用探讨

王小利

（山西金承环境工程有限公司，山西 太原 030000）

引言

随着我国新型化工行业的发展，焦化、印染、制革等行业生产过程中产生大量废水，废水呈现出有机污染物浓度高、色度深等特点，且废水中可生物降解组分较低。常见的用混凝沉淀+生物降解技术处理上述工业废水，想要使得出水水质满足相关的排放标准较为困难。

臭氧-生物活性炭过滤技术综合了臭氧高级氧化、活性炭吸附和生物氧化分解等多种技术，将这些技术的优点合并为一体。臭氧-生物活性炭过滤技术的作用是深度去除二级出水中的有机污染物、油类物质和NH3-N 等，从而使出水中的污染物得到很大程度的降低[1]。

1 基本原理

1.1 臭氧氧化

臭氧具备着很强的氧化活性，臭氧在水中可以发生氧化分解，其产物为新生态的氧原子，这种新生态氧原子在水中能够产生·OH，·OH 的氧化能力特别强[2]。除此之外，它还具备着高度活性。因此，臭氧在污水处理中常常被用来氧化降解污水中难以降解的有机成分、破坏有机物结构、杀毒、灭菌等。并且臭氧氧化分解过程中形成的副产物没有毒害，不会造成系统的二次污染，因此，近年来得到广泛的应用[3]。我们常将臭氧氧化技术应用于活性污泥微生物方法之后，即污水中大部分的有机污染物通过前面的活性污泥法氧化分解，形成小分子物质，之后再进入臭氧氧化系统。

1.2 活性炭吸附过滤

活性炭吸附过滤是通过使用含碳量较高、相对分子量大、比表面积大的活性炭深度处理污水中部分有机物、SS、微生物、胶体等杂质污染物，降低废水的浊度，使出水达到相关的水质标准及要求[4]。

使用一段时间后，活性炭过滤设备中富集了大量的污染物，这些污染物不仅存在于填料的孔隙内，还大量存在于填料之间。同时活性炭填料表面的微生物不断聚集，使得活性炭过滤系统的压差呈现不断提高的趋势。此时，需要对活性炭过滤设备进行逆向水流反冲洗，将富集在填料孔隙和填料表面的污染物冲刷流走，使其恢复原来的高效吸附过滤作用。当活性炭吸附容量达到饱和状态时，需要向活性炭填料中加入特定的药剂，实现活性炭填料的再生。实际工程中为满足工艺需求，还需要定期替换活性炭填料。

1.3 臭氧-生物活性炭过滤

臭氧-生物活性炭过滤原理是：首先利用臭氧具备的强氧化性，将废水中难降解的有机污染物质氧化，使其生成好降解的小分子物质。然后再进入活性炭过滤系统，一方面活性炭填料本身具备强大的吸附作用，另一方面活性炭填料表面黏附的微生物可以使得有机物发生降解反应，二者协同作用，从而达到有机物高效被高效去除的效果。

2 臭氧-生物活性炭过滤组合使用特点

臭氧-生物活性炭过滤组合使用，一方面水中残余的臭氧可强化活性炭滤池降解有机物的能力，使废水中残余的臭氧得到充分利用。另一方面生物活性炭过滤可以进一步去除臭氧氧化出水中小分子难降解有机物，两者互补、协同作用使有机物降解达到最大化。

生物活性炭过滤设备中会残余少量臭氧，少量臭氧加速老化的生物膜脱落，使滤池内微生物长期处于对数生长期，膜脱落周期短，提高有机物降解率。

3 发展现状

余彬等[5]通过采用臭氧-生物活性炭滤池深度处理某制革园区污水处理厂二级出水。研究表明：向系统中加入质量浓度为25mg/L的臭氧，反应25min，其后再通过生物活性炭滤池。废水在滤池中停留1 h，出水COD、TOC 达到51 mg/L 和15.1 mg/L，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B 标准。

姚建华等[6]以焦化废水二级出水为研究目标，采用臭氧一生物活性炭滤池进行深度处理。研究表明：臭氧能够使焦化废水的可生化性能大大提高，控制系统中臭氧质量浓度15 mg/L 时，废水中COD 去除率提高到10.13%。之后再进入生物活性炭滤池，出水COD 和ρ（NH3-N）值分别为87.50 和7.6 mg/L，相应的去除率分别达到28.75%和43.80%，均达到了相关排放标准。

除此之外，臭氧-生物活性炭过滤还应用在矿井水处理中。田小龙[1]通过臭氧-生物活性炭过滤与超微滤技术组合，对某矿区矿井水进行处理，其出水SS、铁、锰、铬均达到《煤炭工业污染物排放标准》相关指标；pH、COD、NH3-N、BOD5、TN、TP 均达到《地表水环境质量标准》中Ⅲ类水质指标。

4 问题探讨及展望

1）臭氧-生物活性炭过滤处理工业废水后，出水水质指标只能满足相关的排放标准，若想将出水进行回用，还需进行后续的深度处理。且随着我国环保政策的日益严格，工业废水近零排放成为企业研究的热点和追求的目标。故可在臭氧-生物活性炭滤池后增设超滤及反渗透过滤系统[6]。

超滤的作用是深度去除废水中对后续反渗透工序造成膜污染的一些物质，如微生物、胶体物质、SS、细菌和病毒等杂质，进而保证废水进入反渗透系统的参数要求。反渗透通过压力差作为推动力，使所需的溶剂从溶液中离析出来。反渗透也作为一种膜分离法，其作用是使水中的有机物及溶解盐类等物质得到很大程度的去除[7]。

污水经臭氧-生物活性炭滤池以及超滤、反渗透系统处理后，出水水质能够满足循环冷却水回用的要求。出水回用于循环水补水，能够解决部分厂区工业用水的问题。

2）臭氧-生物活性炭滤池的协同作用，显著提高了废水中有机污染物的降解去除能力，提高了系统出水水质。在臭氧-生物活性炭滤池后加入超滤和反渗透系统，解决了双膜法深度处理废水中小分子物质对膜造成的膜污堵严重等问题，延长膜化学清洗周期，增加膜寿命，极大地降低了运行维护成本。