臭氧氧化工藝處理高鹽污水

———臭氧氧化工藝處理高鹽污水我司綜合污水處理廠于2022年5月建成投產(chǎn)，處理規(guī)模為100000m3/d。原設(shè)計(jì)為物化法處理工藝，只具備絮凝、沉淀及過濾的處理方式。運(yùn)行過程中，由于處理工藝的限制，處理后出水的鹽分高的問題始終無法得到很好的解決。2022年，我司打算實(shí)施對綜合污水處理廠的改造項(xiàng)目，將進(jìn)入污水廠的較高濃度的含鹽廢水單獨(dú)收集，建設(shè)處理系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)處理。

由于高鹽廢水來水中的COD的濃度變化程度較大，各種來水的水質(zhì)狀況也比較簡單，因此我司能環(huán)部會同設(shè)計(jì)院在前期方案選擇方面做了大量討論工作。

1、工藝簡介

我司高鹽廢水處理工程設(shè)計(jì)處理廢水規(guī)模為15000m3/d，設(shè)計(jì)建設(shè)在現(xiàn)有綜合污水處理廠內(nèi)的西南地段，占地約0.77公頃，其處理工藝流程采納：來水→收集池→格柵機(jī)→調(diào)整池及廢水提升泵房→高密度澄清池→后混凝→V型濾池→臭氧接觸池→pH調(diào)整處理→3#監(jiān)測小屋→排放。

2、工藝流程的選擇及設(shè)計(jì)

2.1廢水處理的指標(biāo)要求及工藝選擇

通過對全部高鹽分廢水的排水進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)，我們確定要掌握的主要指標(biāo)為就是總氮、總鐵、石油類、SS、氨氮COD、總磷等。

由此確定該工程的處理工藝采納調(diào)整均質(zhì)、澄清過濾及臭氧氧化和必要的污泥處理等，處理后的排水完全可以達(dá)到達(dá)到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13456-2022)的要求。

2.2廢水均質(zhì)均化工藝

本工程采納收集池、機(jī)械格柵機(jī)、調(diào)整池作為廢水的均質(zhì)均化預(yù)處理工藝，其功能主要有：克服污水排放的不勻稱性，均衡調(diào)整污水的水質(zhì)、水量、水溫的變化;掌握pH值的大幅度波動，削減中和過程中酸或堿的消耗量。

高鹽廢水進(jìn)入廢水收集池后，通過機(jī)械格柵機(jī)，去除水中大塊的懸浮物或漂移物，同時(shí)依據(jù)來水的PH值變化狀況，自動投加酸堿進(jìn)行pH調(diào)整。出水自流進(jìn)入調(diào)整池，調(diào)整池用于儲存盈余、補(bǔ)充短缺，使處理設(shè)施的進(jìn)水量勻稱，從而降低污水的不全都性對后續(xù)處理設(shè)施的沖擊性影響。

2.3澄清過濾工藝

澄清過濾工藝主要功能有：去除顆粒性雜質(zhì)、同時(shí)使水中膠體、硅化合物及有機(jī)物的含量有所降低;調(diào)整pH值;出水水質(zhì)滿意下一步處理的要求。澄清過濾工藝一般采納的池型主要有機(jī)械攪拌澄清池、水力循環(huán)澄清池。本工程采納的是機(jī)械攪拌澄清池的一種，就是高密度澄清池+V型濾池工藝。

高效澄清+V型濾池是成熟、高效的工藝，梅鋼現(xiàn)有的綜合污水處理廠也采納同樣的工藝，運(yùn)行效果好、管理閱歷多，因此本工程采納此處理工藝。

2.4深度處理工藝

我司高鹽廢水處理工程由于來水COD值波動大，使用混凝沉淀過濾工藝不太能夠穩(wěn)定保證出水水質(zhì)要求，所以在常規(guī)處理工藝后需增加一個(gè)深度處理工藝，用于去除COD、氨氮等。

我司高鹽廢水處理工程設(shè)計(jì)采納的是近年來國內(nèi)外運(yùn)用較多的臭氧氧化工藝。用臭氧氧化法處理廢水所使用的是含低濃度臭氧的空氣或氧氣。臭氧是一種不穩(wěn)定、易分解的強(qiáng)氧化劑，因此要現(xiàn)場制造。臭氧氧化法的主要優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快速，流程簡潔，沒有二次污染問題。

我司內(nèi)部有管道氧氣，可以用于制備臭氧，對于降低處理成本、提高臭氧的濃度，有很大好處。

3、臭氧使用分析

3.1水質(zhì)狀況(見表1)

3.2混凝沉淀試驗(yàn)

3.2.1試驗(yàn)材料

①10%NaOH。②30%PAC(聚合氯化鋁)。③10%聚鐵。④0.1%陰離子PAM。

3.2.2試驗(yàn)方法

混合水樣中加NaOH溶液，pH調(diào)到7.5左右，對不同量的PAC進(jìn)行混凝沉淀2h后，用濾紙過濾后測COD，并對PAC和聚鐵兩種藥劑進(jìn)行比較。各水樣燒杯試驗(yàn)均投加1mg/LPAM。

3.2.3結(jié)論

隨著PAC的投加量加大，COD去除率漸漸提高，當(dāng)PAC投加量在50mg/L，出水COD基本上能達(dá)標(biāo)。聚鐵比PAC的COD去除率效果好，但水中可能會產(chǎn)生鐵離子(見表2)。

3.3臭氧試驗(yàn)

3.3.1試驗(yàn)材料

①試驗(yàn)室用臭氧發(fā)生器。②臭氧濃度儀。③計(jì)量泵。

3.3.2試驗(yàn)方法

開啟計(jì)量泵，將廢水打入臭氧反應(yīng)器，調(diào)整臭氧流量，將臭氧混合氣加入臭氧反應(yīng)器中，經(jīng)氧化反應(yīng)5min、10min、20min、30min、40min后分別取肯定的水樣，分別測定不同氧化時(shí)間后出水的CODcr值。

在水量肯定的狀況下，通過調(diào)整不同濃度的臭氧對混凝沉淀出水的COD去除影響(見表3)。

3.3.3pH值對臭氧處理廢水的影響

在肯定量的臭氧濃度(15mg/L)下，接觸30min，在不同的pH的條件下，廢水中COD的去除狀況詳見表4。

3.4模擬廢水處理試驗(yàn)

根據(jù)可研設(shè)計(jì)工藝流程：混凝沉淀+砂濾+臭氧接觸+活性碳對混合水樣進(jìn)行模擬小試，試驗(yàn)結(jié)果如下：

原水COD=55mg/L，加25mg/LPAC，沉淀后COD=41mg/L，砂濾COD=39mg/L，臭氧COD=26mg/L，活性碳COD=11mg/L。

從上述試驗(yàn)可以得出結(jié)論：采納混凝沉淀+砂濾+臭氧接觸+活性碳吸附處理梅鋼濃排水是可行的。

3.5結(jié)果分析

1)在混凝劑投加量加大以后，COD去除效率有上升趨勢，因此混凝沉淀工藝是去除廢水中污染物的主要手段，但在實(shí)際運(yùn)行中因來水污染物含量波動，沉淀停留時(shí)間短，混凝劑投加量并不多，去除效果也不是很明顯。

2)在臭氧投加量15mg/L時(shí)，臭氧去除混合液中20mg/LCOD，需要臭氧投加量15mg/L，接觸時(shí)間30min。故本工程設(shè)計(jì)臭氧投加量為20mg/L、臭氧接觸時(shí)間30min。

3)臭氧本身特別不穩(wěn)定，在常溫常壓下，穩(wěn)定性較差，可自行分解為氧氣。其濃度主要受溫度的影響也比較大。因此需要合適的冷卻水對臭氧發(fā)生器進(jìn)行冷卻處理，以保證臭氧發(fā)生器產(chǎn)臭氧率能夠達(dá)到100%。

4)在不同酸堿度條件下臭氧試驗(yàn)表明，在堿性條件下處理效果較好。一般認(rèn)為是由氫氧根在臭氧作用下產(chǎn)生羥基自由基的結(jié)果，屬于高級氧化反應(yīng)。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)制造這種環(huán)境，以達(dá)到較好的處理效果。

4、實(shí)施效果

我司高鹽廢水處理系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目在詳細(xì)的工藝方案制定及審查完成后，于2022年12月正式開頭進(jìn)入施工階段，2022年11月開頭試運(yùn)行。目前高鹽廢水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，特殊是COD指標(biāo)，在來水COD波動較大的狀況下，出水均滿意國家《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

我司綜合污水處理廠于2022年5月建成投產(chǎn)，處理規(guī)模為100000m3/d。原設(shè)計(jì)為物化法處理工藝，只具備絮凝、沉淀及過濾的處理方式。運(yùn)行過程中，由于處理工藝的限制，處理后出水的鹽分高的問題始終無法得到很好的解決。2022年，我司打算實(shí)施對綜合污水處理廠的改造項(xiàng)目，將進(jìn)入污水廠的較高濃度的含鹽廢水單獨(dú)收集，建設(shè)處理系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)處理。

由于高鹽廢水來水中的COD的濃度變化程度較大，各種來水的水質(zhì)狀況也比較簡單，因此我司能環(huán)部會同設(shè)計(jì)院在前期方案選擇方面做了大量討論工作。

1、工藝簡介

我司高鹽廢水處理工程設(shè)計(jì)處理廢水規(guī)模為15000m3/d，設(shè)計(jì)建設(shè)在現(xiàn)有綜合污水處理廠內(nèi)的西南地段，占地約0.77公頃，其處理工藝流程采納：來水→收集池→格柵機(jī)→調(diào)整池及廢水提升泵房→高密度澄清池→后混凝→V型濾池→臭氧接觸池→pH調(diào)整處理→3#監(jiān)測小屋→排放。

2、工藝流程的選擇及設(shè)計(jì)

2.1廢水處理的指標(biāo)要求及工藝選擇

通過對全部高鹽分廢水的排水進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)，我們確定要掌握的主要指標(biāo)為就是總氮、總鐵、石油類、SS、氨氮COD、總磷等。

由此確定該工程的處理工藝采納調(diào)整均質(zhì)、澄清過濾及臭氧氧化和必要的污泥處理等，處理后的排水完全可以達(dá)到達(dá)到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13456-2022)的要求。

2.2廢水均質(zhì)均化工藝

本工程采納收集池、機(jī)械格柵機(jī)、調(diào)整池作為廢水的均質(zhì)均化預(yù)處理工藝，其功能主要有：克服污水排放的不勻稱性，均衡調(diào)整污水的水質(zhì)、水量、水溫的變化;掌握pH值的大幅度波動，削減中和過程中酸或堿的消耗量。

高鹽廢水進(jìn)入廢水收集池后，通過機(jī)械格柵機(jī)，去除水中大塊的懸浮物或漂移物，同時(shí)依據(jù)來水的PH值變化狀況，自動投加酸堿進(jìn)行pH調(diào)整。出水自流進(jìn)入調(diào)整池，調(diào)整池用于儲存盈余、補(bǔ)充短缺，使處理設(shè)施的進(jìn)水量勻稱，從而降低污水的不全都性對后續(xù)處理設(shè)施的沖擊性影響。

2.3澄清過濾工藝

澄清過濾工藝主要功能有：去除顆粒性雜質(zhì)、同時(shí)使水中膠體、硅化合物及有機(jī)物的含量有所降低;調(diào)整pH值;出水水質(zhì)滿意下一步處理的要求。澄清過濾工藝一般采納的池型主要有機(jī)械攪拌澄清池、水力循環(huán)澄清池。本工程采納的是機(jī)械攪拌澄清池的一種，就是高密度澄清池+V型濾池工藝。

高效澄清+V型濾池是成熟、高效的工藝，梅鋼現(xiàn)有的綜合污水處理廠也采納同樣的工藝，運(yùn)行效果好、管理閱歷多，因此本工程采納此處理工藝。

2.4深度處理工藝

我司高鹽廢水處理工程由于來水COD值波動大，使用混凝沉淀過濾工藝不太能夠穩(wěn)定保證出水水質(zhì)要求，所以在常規(guī)處理工藝后需增加一個(gè)深度處理工藝，用于去除COD、氨氮等。

我司高鹽廢水處理工程設(shè)計(jì)采納的是近年來國內(nèi)外運(yùn)用較多的臭氧氧化工藝。用臭氧氧化法處理廢水所使用的是含低濃度臭氧的空氣或氧氣。臭氧是一種不穩(wěn)定、易分解的強(qiáng)氧化劑，因此要現(xiàn)場制造。臭氧氧化法的主要優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快速，流程簡潔，沒有二次污染問題。

我司內(nèi)部有管道氧氣，可以用于制備臭氧，對于降低處理成本、提高臭氧的濃度，有很大好處。

3、臭氧使用分析

3.1水質(zhì)狀況(見表1)

3.2混凝沉淀試驗(yàn)

3.2.1試驗(yàn)材料

①10%NaOH。②30%PAC(聚合氯化鋁)。③10%聚鐵。④0.1%陰離子PAM。

3.2.2試驗(yàn)方法

混合水樣中加NaOH溶液，pH調(diào)到7.5左右，對不同量的PAC進(jìn)行混凝沉淀2h后，用濾紙過濾后測COD，并對PAC和聚鐵兩種藥劑進(jìn)行比較。各水樣燒杯試驗(yàn)均投加1mg/LPAM。

3.2.3結(jié)論

隨著PAC的投加量加大，COD去除率漸漸提高，當(dāng)PAC投加量在50mg/L，出水COD基本上能達(dá)標(biāo)。聚鐵比PAC的COD去除率效果好，但水中可能會產(chǎn)生鐵離子(見表2)。

3.3臭氧試驗(yàn)

3.3.1試驗(yàn)材料

①試驗(yàn)室用臭氧發(fā)生器。②臭氧濃度儀。③計(jì)量泵。

3.3.2試驗(yàn)方法

開啟計(jì)量泵，將廢水打入臭氧反應(yīng)器，調(diào)整臭氧流量，將臭氧混合氣加入臭氧反應(yīng)器中，經(jīng)氧化反應(yīng)5min、10min、20min、30min、40min后分別取肯定的水樣，分別測定不同氧化時(shí)間后出水的CODcr值。

在水量肯定的狀況下，通過調(diào)整不同濃度的臭氧對混凝沉淀出水的COD去除影響(見表3)。

3.3.3pH值對臭氧處理廢水的影響

在肯定量的臭氧濃度(15mg/L)下，接觸30min，在不同的pH的條件下，廢水中COD的去除狀況詳見表4。

3.4模擬廢水處理試驗(yàn)

根據(jù)可研設(shè)計(jì)工藝流程：混凝沉淀+砂濾+臭氧接觸+活性碳對混合水樣進(jìn)行模擬小試，試驗(yàn)結(jié)果如下：

原水COD=55mg/L，加25mg/LPAC，沉淀后COD=41mg/L，砂濾COD=39mg/L，臭氧COD=26mg/L，活性碳COD=11mg/L。

從上述試驗(yàn)可以得出結(jié)論：采納混凝沉淀+砂濾+臭氧接觸+活性碳吸附處理梅鋼濃排水是可行的。

3.5結(jié)果分析

1)在混凝劑投加量加大以后，COD去除效率有上升趨勢，因此混凝沉淀工藝是去除廢水中污染物的主要手段，但在實(shí)際運(yùn)行中因來水污染物含量波動，沉淀停留時(shí)間短，混凝劑投加量并不多，去除效果也不是很明顯。

2)在臭氧投加量15mg/L時(shí)，臭氧去除混合液中20mg/LCOD，需要臭氧投加量15mg/L，接觸時(shí)間30min。故本工程設(shè)計(jì)臭氧投加量為20mg/L、臭氧接觸時(shí)間30min。

3)臭氧本身特別不穩(wěn)定，在常溫常壓下，穩(wěn)定性較差，可自行分解為氧氣。其濃度主要受溫度的影響也比較大。因此需要合適的冷卻水對臭氧發(fā)生器進(jìn)行冷卻處理，以保證臭氧發(fā)生器產(chǎn)臭氧率能夠達(dá)到1