某污水處理項目臭氧反應(yīng)處理中試研究

常建闖 郭自軍 劉元慧

(1.赤峰市經(jīng)濟和信息化發(fā)展研究中心，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；2.中煤第五建設(shè)有限公司第三十一工程處，河北 邯鄲 056038； 3.河北工程大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038)

某污水處理項目臭氧反應(yīng)處理中試研究

常建闖1郭自軍2劉元慧3*

(1.赤峰市經(jīng)濟和信息化發(fā)展研究中心，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；2.中煤第五建設(shè)有限公司第三十一工程處，河北 邯鄲 056038； 3.河北工程大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038)

以北方某制藥有限責(zé)任公司布洛芬(OTC)生產(chǎn)的污水處理工程為例，通過中試試驗，分析了臭氧加鐵屑氧化技術(shù)對好氧池出水的處理效果，并采集了中試試驗過程中的各種參數(shù)，為污水處理廠后期改造和調(diào)試設(shè)計提供了依據(jù)。

制藥廢水，鐵碳微電解，臭氧催化氧化，中試試驗

1 概述

制藥過程相對于其他行業(yè)產(chǎn)生的廢水水量大、有機污染物濃度高、組成復(fù)雜，其中含有大量難生化降解的物質(zhì)，對環(huán)境影響惡劣，應(yīng)采用行之有效的方法加以處理排放[1]。鐵碳微電解技術(shù)因其工藝簡單，操作方便而被應(yīng)用于制藥、電鍍、石油化工等行業(yè)的廢水處理中[2,3]。

本文中試采用臭氧+鐵刨花反應(yīng)，整個反應(yīng)系統(tǒng)可被認(rèn)為是鐵碳微電解+臭氧催化氧化，鐵刨花的主要成分是鐵和碳，當(dāng)將其浸入電解質(zhì)溶液中時,由于Fe和C之間存在1.2 V的電極電位差,因而會形成無數(shù)的微電池系統(tǒng)，在酸性充氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)過程如下：

陽極(Fe):Fe-2e-→Fe2+

陰極(C):2H++2e-→ 2[H]

若有曝氣，還會發(fā)生下面的反應(yīng)：

O2+ 4H++4e-→2H2O

O2+ 2H2O+ 4e-→4OH-

2Fe2++O2+4H+→2H2O+ Fe3+

陽極反應(yīng)生成大量的Fe2+進入廢水,進而氧化成Fe3+,形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑[4]。陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的[H]和[O],在偏酸性的條件下,這些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),使有機大分子發(fā)生斷鏈降解,提高了廢水的可生化度[5],且陰極反應(yīng)消耗了大量的H+生成了大量的OH-,這使得廢水的pH值也有所提高。

同時在臭氧環(huán)境下，陽極反應(yīng)生成的Fe2+可作為后續(xù)臭氧催化氧化處理的催化劑，催化促進O3分解，在分解同時，產(chǎn)生羥基，與水中的有機物反應(yīng)，使水體的有機污染物氧化降解成小分子物質(zhì)，同時催化劑又與有機物反應(yīng)生成中間產(chǎn)物，最后發(fā)生氧化反應(yīng)。

2 中試概況

2.1 工藝流程圖及中試設(shè)備

中試工藝流程見圖1。

中試設(shè)備由反應(yīng)器和臭氧機組成見圖2。

臭氧反應(yīng)器尺寸：φ×H=350 mm×6 000 mm，有效體積530 L，后期填充比50%(鐵刨花)，停留時間5 h。

臭氧機產(chǎn)氣量4.5 g/h，臭氧投加量42 mg/L，臭氧利用回流泵(2 m3/h)射流進入反應(yīng)器底部，臭氧與廢水充分接觸。

2.2 中試進度安排

中試試驗過程分為設(shè)備安裝、臭氧階段、臭氧鐵刨花階段，具體安排如表1所示。

表1 中試進度安排表

3 中試數(shù)據(jù)分析

3.1 設(shè)備安裝

設(shè)備安裝主要是臭氧機、水泵、射流器的安裝，進、出水管道的連接。

聯(lián)動試車保證全流程管路通暢。

3.2 臭氧反應(yīng)階段

表2 實驗數(shù)據(jù)

臭氧反應(yīng)階段自2014年9月15日開始，至2014年9月22日結(jié)束。由于主要依靠臭氧對好氧池2出水進行處理，進水COD

平均濃度在1 629 mg/L，出水COD平均濃度在1 325 mg/L，平均去除率18%，處理效果一般，且波動性較大，可以看出單純依靠臭氧處理穩(wěn)定性不強，運行幾天后基本無處理效果。

3.3 臭氧鐵刨花階段

此階段自2014年9月23日開始，至2014年9月25日結(jié)束。在反應(yīng)器中填充了50%左右的酸洗過的鐵刨花，依靠臭氧和鐵刨花聯(lián)合作用對好氧池2出水進行處理，實驗中由于臭氧機故障中止，10月13日實驗恢復(fù)后反應(yīng)器內(nèi)鐵銹較多，影響了出水效果，應(yīng)將數(shù)據(jù)剔除，經(jīng)過換水清理后恢復(fù)正常，進水COD平均濃度在2 359 mg/L，出水COD平均濃度在1 738 mg/L，平均去除率26%，且出水效果穩(wěn)定。

表2是整個實驗過程的具體數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

1)臭氧反應(yīng)階段在水力停留時間5 h，單純依靠臭氧氧化對COD的去除率在-28%～60%波動，平均去除率為18%，存在不穩(wěn)定性，階段后期基本無處理效果，與工程調(diào)試實際情況類似。

2)臭氧鐵刨花階段在水力停留時間相同，鐵刨花填充率50%左右，對COD的去除率在20%～50%，平均去除率為26%，且去除效果穩(wěn)定，鐵刨花起到了催化穩(wěn)定臭氧反應(yīng)的效果，同時自身存在微電解處理效果。

3)臭氧反應(yīng)在投加鐵刨花后雖然有一定處理效果，但是去除率還不能滿足實際工程要求，同時出水不清澈，呈現(xiàn)鐵紅色，還存在一定的絮狀沉淀物，所以在臭氧鐵刨花氧化分解有機物提高可生化性的同時，后端增加生化反應(yīng)是很有必要的。

4)中試過程中使用射流器混合氣水進入反應(yīng)器底部，使臭氧能高效地和污水混合，提高了臭氧的利用率，可以考慮到實際工程應(yīng)用。

[1] 宋 鑫,任立人,吳 丹,等.制藥廢水深度處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀及進展[J].廣州化工,2012(12)：29-31.

[2] Bunce Nigel J., Chartrand Michelle, Keech Peter. Electrochemical Treatment of Acidic Aqueous Ferrous Sulfate and Copper Sulfate as Models for Acid Mine Drainage[J]. Water Research,2001，35(18):4410-4416.

[3] Shibin X, Shuichun X, Changqing Z. Removal of organic pollutants from 2,2′,5,5′-tetrachlorobenzidine(TCB) industrial wastewater by micro-electrochemical oxidation and air-stripping[J].Journal of Hazardous Materials,2007,144(1):159-163.

[4] 張樹艷,程麗華,曹為祥.鐵炭微電解處理農(nóng)藥廢水的研究[J].化學(xué)工程師,2004(9):35-37.

[5] 王曉陽,費學(xué)寧,周立峰.鐵碳微電解降解高濃度制藥廢水[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2011(5):100-105.

Pilot study on ozone treatment of a sewage treatment project

Chang Jianchuang1Guo Zijun2Liu Yuanhui3*

(1.ChifengEconomyandInformationTechnologyDevelopmentResearchCentre,Chifeng024000,China;2.ChinaCoalNo.5ConstructionCoalConstructionCompanyThirty-oneWorksAgency,Handan056038,China;3.CollegeofEnergyandEnvironmentalEngineering,HebeiUniversityofEngineering,Handan056038,China)

Taking the wastewater treatment engineering of ibuprofen (OTC) production of north a pharmaceutical limited liability company as an example, through the pilot scale test, this paper analyzed the treatment effect of ozone with iron oxidation technology to aerobic tank effluent, and collected various parameters during the pilot scale test, provided basis for late transformation and debugging design of sewage treatment plant.

pharmaceutical wastewater, iron carbon micro electrolysis, ozone catalytic oxidation, pilot scale test

1009-6825(2017)05-0160-02

2016-12-04

常建闖(1982- )，男，工程師； 郭自軍(1980- )，男，工程師

劉元慧(1983- )，女，在讀碩士

X703

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