臭氧-生物活性炭工藝去除工業(yè)廢水中難降解有機(jī)物

1、 官方網(wǎng)址： 臭氧-生物活性炭工藝去除工業(yè)廢水中難降解有機(jī)物隨著城市水資源日益匱乏，缺水工業(yè)城市火力發(fā)電廠工業(yè)水及循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水已逐漸采用城市中水代替，但城市中水中難降解有機(jī)物含量高，成分復(fù)雜，直接回用會(huì)對(duì)深度處理系統(tǒng)中的膜造成污堵。同時(shí)環(huán)保部門對(duì)電廠排放廢水水質(zhì)也提出較高要求，以循環(huán)水排污水為代表的工業(yè)廢水必須進(jìn)行深度處理并綜合利用,以減輕廢水排放的環(huán)保壓力。因此,難降解有機(jī)物的去除是中水水源循環(huán)水排污水回用的難點(diǎn)之一?，F(xiàn)階段電廠較為常見的循環(huán)水排污水有機(jī)物處理工藝有電絮凝處理工藝、強(qiáng)化絮凝工藝等，但這些處理工藝對(duì)中水水源的有機(jī)物去除率較低，總有機(jī)碳(TOC)去除率一般在20%-30%之間

2、。很多學(xué)者對(duì)臭氧-生物活性炭(O3-BAC)工藝降解各種廢水中有機(jī)物的問題進(jìn)行了研究。但是該方法應(yīng)用于電廠中水水源循環(huán)水排污水的處理還鮮見報(bào)道O3-BAC工藝首先利用臭氧的強(qiáng)氧化能力，將水中的有機(jī)物部分或全部氧化為無機(jī)物，將難降解的有機(jī)物分解為易降解的小分子有機(jī)物，提高處理水的可生化性;然后,通過生物活性炭(BAC)的吸附作用將水中的有機(jī)物吸附到BAC表面，BAC 為生物膜上的微生物提供了賴以生存的棲息環(huán)境,其吸附的有機(jī)物作為其內(nèi)部附著的微生物的營養(yǎng)源被分解，同時(shí)由于微生物對(duì)BAC吸附的有機(jī)物的不斷分解去除，延長了BAC的吸附壽命和反洗周期，二者相輔相成,共同保證處理工藝的良好運(yùn)行,達(dá)到凈化水

3、質(zhì)的目的。本文采用O3-BAC工藝對(duì)某電廠中水水源循環(huán)水排污水中難降解有機(jī)物進(jìn)行去除,考察不同臭氧接觸氧化時(shí)間、原水pH 值及臭氧投加量對(duì)氧化效果的影響，并對(duì)O3-BAC工藝的整體性能進(jìn)行分析。1 試驗(yàn)材料與方法1.1 試驗(yàn)水樣試驗(yàn)水樣為某電廠中水水源循環(huán)水排污水，主要水質(zhì)指標(biāo)見表，其中COD為化學(xué)需氧量，BOD為日生化需氧量。由表可見,循環(huán)水排污水具有有機(jī)物含量高、水質(zhì)硬度大、含鹽量高、BOD/COD(B/C)值較低(約為0.05)等特點(diǎn)，難以直接采用生物法對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解。1.2 工藝流程O-BAC工藝由提升設(shè)施、臭氧接觸塔和生物活性炭池組成,其工藝流程見圖。1.3 試驗(yàn)方法1.3.1 臭

4、氧氧化試驗(yàn)臭氧氧化試驗(yàn)采用單因素多水平試驗(yàn)方法進(jìn)行,主要考察臭氧投加量、接觸氧化時(shí)間以及原水pH 值對(duì)循環(huán)水排污水氧化效果的影響。試驗(yàn)中COD質(zhì)量濃度采用重鉻酸鉀法測定，BOD 質(zhì)量濃度采用日培養(yǎng)法測定試驗(yàn)步驟如下) 按O/TOC質(zhì)量比為2.0控制臭氧投加量，在原水pH 值為8.23條件下，研究臭氧不同氧化時(shí)間5，10，15，20，30，40 min對(duì)氧化效果的影響。測定臭氧氧化后水的BOD，COD 及TOC 的質(zhì)量濃度。采用B/C值評(píng)價(jià)提高可生化性的效果。) 根據(jù)步驟)確定的臭氧接觸氧化時(shí)間，O/TOC質(zhì)量比為2.0投加臭氧,研究原水pH 值對(duì)臭氧氧化的影響，采用HCl溶液將水樣pH 值調(diào)7

5、.00，8.00，采用NaOH 溶液將原水的pH 值調(diào)至9.00進(jìn)行試驗(yàn)(測定指標(biāo)同上)。) 根據(jù)步驟)和)確定的參數(shù)，考察不同臭氧投加量(按O/TOC 質(zhì)量比分別為1.0，,1.5，,2.0，2.5，,3.0，4.0，進(jìn)行投加)對(duì)臭氧氧化的影響(測定指標(biāo)同上)。1.3.2 生物活性炭試驗(yàn)對(duì)臭氧氧化產(chǎn)水進(jìn)行BAC處理，先調(diào)試掛膜，取某污水處理廠好氧段活性污泥，加入適量臭氧氧化產(chǎn)水進(jìn)行初步培養(yǎng)馴化，連續(xù)曝氣天，每天換水次。天后將活性污泥投入曝氣BAC濾池中，加臭氧氧化產(chǎn)水淹沒BAC，悶曝24h后換水，連續(xù)悶曝天后開始小流量(0.60L/h)進(jìn)水,而后逐漸加大進(jìn)水流量直至滿負(fù)荷運(yùn)行.調(diào)整BAC 濾

6、池進(jìn)水流量分別為0.60，1.10，1.52L/h進(jìn)行試驗(yàn)，BAC每隔15天反洗一次，24h連續(xù)運(yùn)行,每隔h 取樣進(jìn)行分析,檢測產(chǎn)水的TOC質(zhì)量濃度、COD 質(zhì)量濃度、pH 值、電導(dǎo)率、濁度、溫度、溶解氧量，分析BAC工藝在不同進(jìn)水流量下對(duì)有機(jī)物的去除效果。試驗(yàn)結(jié)果2.1臭氧氧化試驗(yàn)2.1.1臭氧接觸氧化時(shí)間對(duì)氧化效果的影響按O/TOC質(zhì)量比為2.0控制臭氧投加量，在原水pH 值為8.23條件下，考察臭氧不同接觸氧化時(shí)間對(duì)氧化效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表。由表可見，隨著臭氧氧化時(shí)間的增加，B/C值增大，水樣的可生化性逐漸提高，在515min之間，B/C值增長較快，15min后增幅較慢。另外，臭氧產(chǎn)

7、水TOC 質(zhì)量濃度隨臭氧氧化時(shí)間的增加變化較小,其去除率在37.48%44.91%之間波動(dòng)；隨著臭氧氧化時(shí)間的增加，產(chǎn)水COD 質(zhì)量濃度越低,氧化效果越好。這是因?yàn)檠娱L臭氧接觸氧化時(shí)間可增加臭氧分子與污染物的反應(yīng)概率,提高臭氧的氧化效率。綜合比較，臭氧氧化最佳接觸時(shí)間可以取15min。2.1.2水樣pH 值對(duì)氧化效果的影響試驗(yàn)水樣pH 值為8.23，采用HCl溶液將水樣pH 值調(diào)節(jié)至7.00，8.00，采用NaOH 溶液將原水pH 值調(diào)節(jié)至9.00，按O/TOC質(zhì)量比為2.0投加臭氧，在臭氧接觸氧化時(shí)間為15min條件下，考察水樣的初始pH 值對(duì)臭氧氧化效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表。由表可見，水樣

8、初始pH 值越高，COD 的去除率越低，但TOC質(zhì)量濃度變化較小，臭氧氧化效果受pH 值影響不大。由于循環(huán)水排污水pH 值一般在8.00左右，因此，臭氧氧化pH 值控制在8.00左右即可。2.1.3臭氧投加量對(duì)氧化效果的影響在臭氧接觸氧化時(shí)間為15min，水樣pH 值為8.00條件下，考察不同臭氧投加量對(duì)原水的處理效果，試驗(yàn)結(jié)果見表。由表可見:當(dāng)按O/TOC質(zhì)量比為1.02.0投加臭氧時(shí)，臭氧產(chǎn)水TOC質(zhì)量濃度明顯降低,在O/TOC 質(zhì)量比為2.0時(shí)，TOC去除率為33.79；繼續(xù)增加臭氧投加量，臭氧產(chǎn)水TOC質(zhì)量濃度變化較小，說明水中可被臭氧徹底氧化為CO 和HO 的有機(jī)物量是一定的，再增加

9、臭氧投加量只能對(duì)有機(jī)物在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、有機(jī)物分子量的分布、親水性、憎水性上發(fā)生一定的改變,而總量變化較小。當(dāng)O/TOC質(zhì)量比為1.03.0時(shí)，COD 去除率由28.46升高到47.69，之后變化較小，說明直接用臭氧氧化去除COD 的效果有限。隨著臭氧投加量的增加，BOD 整體呈增加趨勢，這是由于臭氧的強(qiáng)氧化性使得臭氧易與水中還原性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，通過氧化分解，使芳香族和脂肪族等難生物降解的有機(jī)物開環(huán)、斷鏈生成易生物降解的小分子有機(jī)物，從而提高水中有機(jī)物的可生化降解性能。在O/TOC質(zhì)量比為3.04.0時(shí)，原水B/C 值可提高到0.200.23。過量的臭氧會(huì)使水中親水性有機(jī)物的極性大大增加，從而使B

10、AC的吸附效率大幅下降，同時(shí)剩余臭氧也會(huì)影響微生物的活性。因此，O/TOC質(zhì)量比取3.0較為適宜。2.2生物活性炭試驗(yàn)在臭氧接觸時(shí)間15min，原水pH 值為8.00，按O/TOC質(zhì)量比為3.0投加臭氧的條件下，將中水水源循環(huán)水排污水經(jīng)臭氧氧化后進(jìn)行BAC處理。2.2.1生物活性炭對(duì)有機(jī)物的去除效果2.2.1.1對(duì)TOC的去除效果在不同進(jìn)水流量條件下，BAC產(chǎn)水TOC質(zhì)量濃度變化情況如圖所示。從圖可見,在進(jìn)水流量為1.52L/h時(shí)BAC 產(chǎn)水TOC 質(zhì)量濃度平均約為15.75mg/L，相比臭氧產(chǎn)水TOC 質(zhì)量濃度24.83mg/L，TOC的去除率約為37；在進(jìn)水流量為1.10L/h時(shí)產(chǎn)水TOC

11、質(zhì)量濃度約為13.00mg/L, TOC 的平均去除率約為48；在進(jìn)水流量為0.60L/h時(shí)產(chǎn)水TOC 質(zhì)量濃度平均約為11.30mg/L，TOC的去除率約為54?？梢?，BAC工藝對(duì)中水水源循環(huán)水排污水TOC具有明顯的去除效果，這是因?yàn)槌粞跹趸到獯蠓肿佑袡C(jī)物為小分子中間產(chǎn)物，這些小分子中間產(chǎn)物易被微生物降解，BAC將小分子有機(jī)物吸附在表面，同時(shí)其表面的生物膜及微生物群落通過生物吸附作用和氧化降解作用將其進(jìn)行降解去除，提高了有機(jī)物的去除率。另外，停留時(shí)間的延長增加了微生物與有機(jī)物的接觸氧化時(shí)間，TOC的去除率也有所升高。2.2.1.2對(duì)COD的去除效果在不同進(jìn)水流量條件下,BAC 產(chǎn)水COD

12、質(zhì)量濃度變化情況如圖所示.從圖可見，BAC 工藝對(duì)循環(huán)水排污水COD去除效果較好。在進(jìn)水流量為1.52L/h時(shí)BAC產(chǎn)水COD質(zhì)量濃度平均約為56mg/L，相比臭氧產(chǎn)水COD質(zhì)量濃度68mg/L，COD平均去除率為18；在進(jìn)水流量為1.10L/h時(shí)產(chǎn)水COD質(zhì)量濃度約為50mg/L，COD 平均去除率為26；在進(jìn)水流量為0.60L/h 時(shí)，產(chǎn)水COD 質(zhì)量濃度平均約為42mg/L，COD平均去除率為38。在運(yùn)行過程中產(chǎn)水COD 質(zhì)量濃度略有升高，這可能是因?yàn)锽AC運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著濾料表面截留的有機(jī)物增多，濾池內(nèi)的污泥量也增多，對(duì)有機(jī)物的去除效率會(huì)有所下降，產(chǎn)水中會(huì)帶有很多污泥絮體，導(dǎo)致出水

13、COD 質(zhì)量濃度升高。另外，生物濾池剛反洗之后，由于濾料上懸掛的生物膜比較薄，濾池對(duì)水中COD 的去除效果也不理想，而且澄清區(qū)還殘留有反洗時(shí)未沖洗完的污泥絮體，所以此時(shí)BAC產(chǎn)水COD質(zhì)量濃度略高一些。2.2.2生物活性炭對(duì)產(chǎn)水濁度的影響對(duì)不同進(jìn)水流量下BAC產(chǎn)水的濁度進(jìn)行測定，結(jié)果如圖所示。由圖可見，BAC工藝對(duì)循環(huán)水排污水的濁度有較好的降低作用。在進(jìn)水流量為1.52L/h時(shí)產(chǎn)水濁度平均約為1.87NTU，相比原水濁度5.34NTU，濁度平均降低64.98；在進(jìn)水流量為1.10L/h時(shí)產(chǎn)水濁度平均約為1.37NTU，相比原水濁度降低74.34；在進(jìn)水流量為0.60L/h時(shí)產(chǎn)水濁度平均約為0.

14、69NTU，相比原水濁度降低87.08。2.2.3生物活性炭對(duì)產(chǎn)水電導(dǎo)率的影響對(duì)不同進(jìn)水流量條件下BAC產(chǎn)水的電導(dǎo)率進(jìn)行測定，結(jié)果如圖所示。由圖可見，不同進(jìn)水流量下BAC 產(chǎn)水電導(dǎo)率變化較小,進(jìn)水電導(dǎo)率為10.09mS/cm，BAC 產(chǎn)水電導(dǎo)率平均值在9.8911.05mS/cm 之間。因此,BAC對(duì)原水電導(dǎo)率基本無降低作用。2.2.4生物活性炭對(duì)其他參數(shù)的影響試驗(yàn)過程中BAC運(yùn)行產(chǎn)水溫度、pH 值和產(chǎn)水溶解氧量變化情況分別如圖-圖 所示。從圖圖可知：在控制室內(nèi)溫度一定的情況下，BAC試驗(yàn)中產(chǎn)水溫度范圍基本在20.023.0之間變化；進(jìn)水pH 值為7.84，BAC 產(chǎn)水pH 值在7.008.00之間變化；BAC產(chǎn)水溶解氧量在3.08.0mg/L之間變化。由此可見,試驗(yàn)期間，在不同工況條件下，BAC工藝運(yùn)行比較穩(wěn)定。結(jié)論)臭氧能有效提高中水水源循環(huán)水排污水的可生化性.在臭氧接觸氧化時(shí)間為15min，原水pH值約為8.00，按O/TOC 質(zhì)量比為，3.0投加臭氧時(shí)，臭氧氧化后原水B/C值可提高到0.21左右，臭氧氧化對(duì)TOC的去除率為3.95，