臭氧_曝气生物滤池工艺深度处理石化废水
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从国内外的研究资料看 , 臭氧和曝气生物滤池 的结合 ,既具备化学氧化的有效性 ,又有生物处理的 经济性 ,组合工艺可以在较低的处理费用下达到废 水处理要求 。臭氧具有极强的氧化性能 ,且在水中 短时间内可自行分解 ,无二次污染 ,是理想的绿色氧 化药剂 。臭氧对废水中的 COD、色度有较强的去除 能力 ,同时可以有效地提高废水的可生化性 。曝气
1. 3 分析方法 废水的 pH、COD 的检测均参照标准检测分析 方法 [ 1 ] 。臭氧浓度的测量采用碘量法 [ 2 ] ,气相臭氧 浓度 用 KI法 测 定 [ 1 ] , 溶 解 性 臭 氧 利 用 靛 蓝 法 测 定 [3]。
2 结果与讨论
2. 1 臭氧催化氧化过程 2. 1. 1 pH对臭氧催化氧化的影响 在臭氧反应器 中加入废水 400 mL ,调节 pH 值分别为 4, 6, 8,通入 的臭氧流量为 1 g / h,反应 5 m in,每隔 1 m in取样进 行检测 ,结果见图 3。
第 8期
凌珠钦等 :臭氧 2曝气生百度文库滤池工艺深度处理石化废水
919
4, 6, 9, 12, 15 m in取样进行检测 ,测定在不同臭氧投 加量下的 COD 的去除效果 ,以获得实验中 COD 去 除效果的最佳臭氧投加浓度 ,结果见图 4。
应时间为 5 m in,每隔 1 m in取样进行检测 ,测定在 不同催化剂影响下 ,废水的 COD 去除效果 ,结果见 图 5。
图 3 不同 pH值下臭氧氧化的 COD 处理效果 Fig. 3 COD removing efficiency by the different pH value
由图 3 可知 , 在 pH = 4 和 pH = 8 时 , 废水的 COD 呈 现 先 降 后 升 的 趋 势 。在 臭 氧 投 加 量 约 为 41. 67 mg /L ,即曝气时间为 1 m in时 ,有较好的去除 效果 ;随着臭氧投加量的增加 , COD 不断上升 。这 是因为随着臭氧投加量的增加 ,臭氧对废水中有机 物的降解作用加快 , COD 去除率不断提高 。当臭氧 投加量增加到一定的量时 ,废水中原来难以被氧化 的有机物经臭氧氧化 ,断裂成更小分子的中间产物 , 可以表现为 COD 的有机物 , 从而使得处理后废水 的 COD 略 有 升 高 , 表 现 为 COD 去 除 率 有 所 降 低 [ 425 ] 。
第 37卷第 8期 2008年 8月
应 用 化 工 App lied Chem ical Industry
Vol. 37 No. 8 Aug. 2008
臭氧 2曝气生物滤池工艺深度处理石化废水
凌珠钦 ,汪晓军 ,王开演
(华南理工大学 环境科学与工程学院 ,广东 广州 510006)
摘 要 :采用臭氧 2曝气生物滤池 (BAF)工艺对广东某石化废水经一般生化处理后进行深度处理 ,以提高废水的可 生化性 ,探讨了废水的初始 pH、臭氧投加量和催化剂等因素对臭氧氧化的影响 ,以及曝气生物滤池不同停留时间 对废水 COD 去除率的影响 。结果表明 ,进水 COD 约 60 ～80 mg/L ,臭氧投加量 55. 56 mg /L , BAF水力停留时间 1. 5 h,经组合工艺处理后出水 COD 低于 30 mg /L ,达到中水回用标准 。 关键词 :石化废水 ;臭氧 ;曝气生物滤池 ;深度处理 中图分类号 : X 703. 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 - 3206 (2008) 08 - 0917 - 04
819
应用化工
测定的臭氧发生器的臭氧化气中的臭氧浓度 ,计算 出臭氧的发生量 。臭氧接触反应器中处理的水样为 400 mL ,残留的臭氧用玻璃吸收瓶 (内装 20%碘化 钾溶液 )吸收 。臭氧投加量通过臭氧的曝气时间来 调整 。
第 37卷
图 1 臭氧氧化工艺流程示意图 Fig. 1 D iagram of ozoning2biological aerated filter p rocess
对于 pH = 6的废水水样 ,随着臭氧投加量的增 加 ,废水的 COD 呈稳定的下降趋势 。当臭氧的投加 量为 125. 01 mg /L ,即曝气 3 m in时 ,废水的 COD 降 到 30 mg /L 左右 ,之后不再随着臭氧投加量的增加 而增加 。
一般来说 ,臭氧氧化反应分为两种过程 :一是臭 氧直接氧化有机物 ,另一途径是间接反应 。在 pH 较低的条件下 ,进行直接氧化反应 ,具有反应速度 快 、反应选择性差的特点 ; 在 pH 较高的条件下 ,溶 液中的 OH - 加强水中臭氧的分解 ,产生 OH ·氧化 水中的有机物 [ 627 ] 。因此 ,在 pH 较高或较低的条件 下 ,都能较快地氧化分解水中的有机物 ,表现为水中 的 COD 显著降低 。
收稿日期 : 2008205224 修改稿日期 : 2008207206 作者简介 :凌珠钦 (1983 - ) ,女 ,福建莆田人 ,华南理工大学硕士研究生 ,师从汪晓军副教授 ,从事水污染控制方面的研
究 。电话 : 13695248954, E - mail: lzqling@ yahoo. com. cn
综合比较调整 pH 值和增加电耗的成本 ,本实 验中采用处理废水的 pH = 4,利用臭氧的直接氧化 反应进行 COD 降解 ,通过调整废水的 pH 值 ,可有 效地减少曝气时间 ,节约电耗 。 2. 1. 2 臭氧投加量对废水 COD 去除率的影响 通 过图 3可知 ,对于 pH = 4 水样的处理过程中 ,当臭 氧曝气时间为 1 ～2 m in 时 ,即臭氧投加量为 0 ～ 83. 34 mg /L 时 ,出现一个较低点 。本实验通过调整 废水水量 ,在臭氧反应器中加入废水 1. 2 L ,通入的 臭氧流量为 1 g /L ,反应时间为 15 m in,在 0, 1, 2, 3,
图 4 不同臭氧投加量下臭氧氧化的 COD处理效果 Fig. 4 COD removing efficiency by the different amount of ozone
由图 4 可知 ,当臭氧投加量为 0 ～55. 56 mg /L 时 , 即臭氧曝气时间为 0 ～5 m in,随着臭氧投加量 的增加 , 处理后废水的 COD 浓度迅速降低 。这是 因为当臭氧浓度较低时 ,废水中局部有机物的浓度 大于臭氧的浓度 ,臭氧与废水中的有机物可迅速发 生反应 ,使废水的 COD 呈现明显的下降趋势 。随着 臭氧投加量的不断增加 , 当臭氧投加量约为 55. 56 mg /L ,即曝气时间为 5 m in时 ,废水中的有机 物被 臭 氧 充 分 氧 化 , COD 浓 度 降 到 最 低 , 约 为 41. 33 mg /L。当臭氧投加 量继续 增加 到 55. 56 ～ 125. 01 mg /L 时 ,即臭氧曝气时间 5～9 m in时 ,在这 一浓度范围内 ,废水的 COD 浓度呈现平缓的上升 。 臭氧在氧化废水中的有机物时 ,先将水中的长链有 机物氧化成短链的有机物 ,而这些短链的有机物可 能表现 为 更 高 的 COD , 所 以 当 臭 氧 投 加 量 达 到 125. 01 mg /L 左右时 ,废水的 COD 浓度又达到一个 峰值 ,此时的 COD 浓度约为 58. 67 mg /L。随着臭 氧投加量的增加 ,当臭氧投加浓度 > 125. 01 mg /L 时 ,水中的 COD 随着臭氧投加量的增加逐渐下降 。 这是因为随着臭氧投加量的增加 ,废水中的短链有 机物又进一步被臭氧氧化分解为水 、二氧化碳等 ,使 水中的 COD 逐渐下降 。
( School of Environmental Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China)
Abstract: The ozonizing2biological aerated filter ( BAF ) p rocesses were used to advanced2treat the wastewater in one petrochem ical factory in Guangdong. The ozonizing was used to imp rove its biodegrada2 tion. The influence of the original pH , the dosage of ozone and catalysts were discussed in this paper, as well as the different hydraulic retention time ( HRT) of BAF. The result showed that: when the influent qualities were COD about 60～80 m g /L , the dosages of ozone was 55. 56 mg /L , and the HRT of BAF was 1. 5 h, the effluent qualities were COD less than 30 m g /L , reached the criterion of water reusing standard. Key words: petrochem ical wastewater; ozone; BAF; advanced treatment
生物滤池 (BAF)具有比表面积大 、有机负荷高 、工艺 简单 、过滤作用好及易于反冲洗等特点 。本实验采 用臭氧和曝气生物滤池的结合工艺 ,对某石化企业 废水进行深度处理 ,研究一种有效 、经济的石化废水 深度处理方法 ,对此类废水的深度处理回用具有重 要的意义 。
1 实验部分
1. 1 废水来源与水质 广 东 某 石 化 企 业 的 废 水 , 原 水 COD 浓 度 > 1 000 mg /L ,经过气浮池 、好氧生物处理后 ,废水的 COD 得 到 有 效 地 降 解 , 出 水 COD 浓 度 为 60 ～ 80 mg /L ,不含氨氮 , pH = 6。 1. 2 实验装置 实验装置分为两部分 ,第一部分是臭氧氧化装 置 ,工艺流程见图 1。臭氧由 OZ23G型臭氧发生器 发生 ,以空气为气源 ,调节臭氧产生量为 1 g / h,臭氧 发生器内部有气体流量计计量气体流量 。根据预先
工业用水量的增加以及水资源的日益短缺 ,使 污水深度处理及回用越来越受到人们的重视 。石化 企业是用水大户 ,每提炼 1 t原油需消耗 30 ～50 t 水 ,且其产生的废水水质成分十分复杂 ,有机物浓度 高 ,多为有毒有害物质 。目前 ,石化废水达排放标准 的处理技术已成熟 ,但由于废水量大 ,而受纳水体径 流量及自净容量小 ,即使符合排放标准的废水仍可 能会造成污染 。水资源短缺日益加剧 ,且石化企业 需大量用水 。因此 ,对石化废水进行深度处理后回 用 ,具有较高的环境效益和经济效益 。
实验装置的第二部分为曝气生物滤池装置 ,工 艺流程见图 2。曝气生物滤池反应器为 PVC柱 ,直 径 10 cm ,有效高度 1. 4 m ,生物填料选用 2～5 mm 粒径的球形轻质陶粒 。曝气生物滤池气水比为 5 ∶1。
图 2 曝气生物滤池工艺流程示意图 Fig. 2 D iagram of biological aerated filter
Advanced trea tmen t of petrochem ica l wa stewa ter by ozon iz ing2b iolog ica l aera ted f ilter processes
L I N G Z hu2qin, WAN G X iao2jun, WAN G Ka i2yan
1. 3 分析方法 废水的 pH、COD 的检测均参照标准检测分析 方法 [ 1 ] 。臭氧浓度的测量采用碘量法 [ 2 ] ,气相臭氧 浓度 用 KI法 测 定 [ 1 ] , 溶 解 性 臭 氧 利 用 靛 蓝 法 测 定 [3]。
2 结果与讨论
2. 1 臭氧催化氧化过程 2. 1. 1 pH对臭氧催化氧化的影响 在臭氧反应器 中加入废水 400 mL ,调节 pH 值分别为 4, 6, 8,通入 的臭氧流量为 1 g / h,反应 5 m in,每隔 1 m in取样进 行检测 ,结果见图 3。
第 8期
凌珠钦等 :臭氧 2曝气生百度文库滤池工艺深度处理石化废水
919
4, 6, 9, 12, 15 m in取样进行检测 ,测定在不同臭氧投 加量下的 COD 的去除效果 ,以获得实验中 COD 去 除效果的最佳臭氧投加浓度 ,结果见图 4。
应时间为 5 m in,每隔 1 m in取样进行检测 ,测定在 不同催化剂影响下 ,废水的 COD 去除效果 ,结果见 图 5。
图 3 不同 pH值下臭氧氧化的 COD 处理效果 Fig. 3 COD removing efficiency by the different pH value
由图 3 可知 , 在 pH = 4 和 pH = 8 时 , 废水的 COD 呈 现 先 降 后 升 的 趋 势 。在 臭 氧 投 加 量 约 为 41. 67 mg /L ,即曝气时间为 1 m in时 ,有较好的去除 效果 ;随着臭氧投加量的增加 , COD 不断上升 。这 是因为随着臭氧投加量的增加 ,臭氧对废水中有机 物的降解作用加快 , COD 去除率不断提高 。当臭氧 投加量增加到一定的量时 ,废水中原来难以被氧化 的有机物经臭氧氧化 ,断裂成更小分子的中间产物 , 可以表现为 COD 的有机物 , 从而使得处理后废水 的 COD 略 有 升 高 , 表 现 为 COD 去 除 率 有 所 降 低 [ 425 ] 。
第 37卷第 8期 2008年 8月
应 用 化 工 App lied Chem ical Industry
Vol. 37 No. 8 Aug. 2008
臭氧 2曝气生物滤池工艺深度处理石化废水
凌珠钦 ,汪晓军 ,王开演
(华南理工大学 环境科学与工程学院 ,广东 广州 510006)
摘 要 :采用臭氧 2曝气生物滤池 (BAF)工艺对广东某石化废水经一般生化处理后进行深度处理 ,以提高废水的可 生化性 ,探讨了废水的初始 pH、臭氧投加量和催化剂等因素对臭氧氧化的影响 ,以及曝气生物滤池不同停留时间 对废水 COD 去除率的影响 。结果表明 ,进水 COD 约 60 ～80 mg/L ,臭氧投加量 55. 56 mg /L , BAF水力停留时间 1. 5 h,经组合工艺处理后出水 COD 低于 30 mg /L ,达到中水回用标准 。 关键词 :石化废水 ;臭氧 ;曝气生物滤池 ;深度处理 中图分类号 : X 703. 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 - 3206 (2008) 08 - 0917 - 04
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应用化工
测定的臭氧发生器的臭氧化气中的臭氧浓度 ,计算 出臭氧的发生量 。臭氧接触反应器中处理的水样为 400 mL ,残留的臭氧用玻璃吸收瓶 (内装 20%碘化 钾溶液 )吸收 。臭氧投加量通过臭氧的曝气时间来 调整 。
第 37卷
图 1 臭氧氧化工艺流程示意图 Fig. 1 D iagram of ozoning2biological aerated filter p rocess
对于 pH = 6的废水水样 ,随着臭氧投加量的增 加 ,废水的 COD 呈稳定的下降趋势 。当臭氧的投加 量为 125. 01 mg /L ,即曝气 3 m in时 ,废水的 COD 降 到 30 mg /L 左右 ,之后不再随着臭氧投加量的增加 而增加 。
一般来说 ,臭氧氧化反应分为两种过程 :一是臭 氧直接氧化有机物 ,另一途径是间接反应 。在 pH 较低的条件下 ,进行直接氧化反应 ,具有反应速度 快 、反应选择性差的特点 ; 在 pH 较高的条件下 ,溶 液中的 OH - 加强水中臭氧的分解 ,产生 OH ·氧化 水中的有机物 [ 627 ] 。因此 ,在 pH 较高或较低的条件 下 ,都能较快地氧化分解水中的有机物 ,表现为水中 的 COD 显著降低 。
收稿日期 : 2008205224 修改稿日期 : 2008207206 作者简介 :凌珠钦 (1983 - ) ,女 ,福建莆田人 ,华南理工大学硕士研究生 ,师从汪晓军副教授 ,从事水污染控制方面的研
究 。电话 : 13695248954, E - mail: lzqling@ yahoo. com. cn
综合比较调整 pH 值和增加电耗的成本 ,本实 验中采用处理废水的 pH = 4,利用臭氧的直接氧化 反应进行 COD 降解 ,通过调整废水的 pH 值 ,可有 效地减少曝气时间 ,节约电耗 。 2. 1. 2 臭氧投加量对废水 COD 去除率的影响 通 过图 3可知 ,对于 pH = 4 水样的处理过程中 ,当臭 氧曝气时间为 1 ～2 m in 时 ,即臭氧投加量为 0 ～ 83. 34 mg /L 时 ,出现一个较低点 。本实验通过调整 废水水量 ,在臭氧反应器中加入废水 1. 2 L ,通入的 臭氧流量为 1 g /L ,反应时间为 15 m in,在 0, 1, 2, 3,
图 4 不同臭氧投加量下臭氧氧化的 COD处理效果 Fig. 4 COD removing efficiency by the different amount of ozone
由图 4 可知 ,当臭氧投加量为 0 ～55. 56 mg /L 时 , 即臭氧曝气时间为 0 ～5 m in,随着臭氧投加量 的增加 , 处理后废水的 COD 浓度迅速降低 。这是 因为当臭氧浓度较低时 ,废水中局部有机物的浓度 大于臭氧的浓度 ,臭氧与废水中的有机物可迅速发 生反应 ,使废水的 COD 呈现明显的下降趋势 。随着 臭氧投加量的不断增加 , 当臭氧投加量约为 55. 56 mg /L ,即曝气时间为 5 m in时 ,废水中的有机 物被 臭 氧 充 分 氧 化 , COD 浓 度 降 到 最 低 , 约 为 41. 33 mg /L。当臭氧投加 量继续 增加 到 55. 56 ～ 125. 01 mg /L 时 ,即臭氧曝气时间 5～9 m in时 ,在这 一浓度范围内 ,废水的 COD 浓度呈现平缓的上升 。 臭氧在氧化废水中的有机物时 ,先将水中的长链有 机物氧化成短链的有机物 ,而这些短链的有机物可 能表现 为 更 高 的 COD , 所 以 当 臭 氧 投 加 量 达 到 125. 01 mg /L 左右时 ,废水的 COD 浓度又达到一个 峰值 ,此时的 COD 浓度约为 58. 67 mg /L。随着臭 氧投加量的增加 ,当臭氧投加浓度 > 125. 01 mg /L 时 ,水中的 COD 随着臭氧投加量的增加逐渐下降 。 这是因为随着臭氧投加量的增加 ,废水中的短链有 机物又进一步被臭氧氧化分解为水 、二氧化碳等 ,使 水中的 COD 逐渐下降 。
( School of Environmental Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China)
Abstract: The ozonizing2biological aerated filter ( BAF ) p rocesses were used to advanced2treat the wastewater in one petrochem ical factory in Guangdong. The ozonizing was used to imp rove its biodegrada2 tion. The influence of the original pH , the dosage of ozone and catalysts were discussed in this paper, as well as the different hydraulic retention time ( HRT) of BAF. The result showed that: when the influent qualities were COD about 60～80 m g /L , the dosages of ozone was 55. 56 mg /L , and the HRT of BAF was 1. 5 h, the effluent qualities were COD less than 30 m g /L , reached the criterion of water reusing standard. Key words: petrochem ical wastewater; ozone; BAF; advanced treatment
生物滤池 (BAF)具有比表面积大 、有机负荷高 、工艺 简单 、过滤作用好及易于反冲洗等特点 。本实验采 用臭氧和曝气生物滤池的结合工艺 ,对某石化企业 废水进行深度处理 ,研究一种有效 、经济的石化废水 深度处理方法 ,对此类废水的深度处理回用具有重 要的意义 。
1 实验部分
1. 1 废水来源与水质 广 东 某 石 化 企 业 的 废 水 , 原 水 COD 浓 度 > 1 000 mg /L ,经过气浮池 、好氧生物处理后 ,废水的 COD 得 到 有 效 地 降 解 , 出 水 COD 浓 度 为 60 ～ 80 mg /L ,不含氨氮 , pH = 6。 1. 2 实验装置 实验装置分为两部分 ,第一部分是臭氧氧化装 置 ,工艺流程见图 1。臭氧由 OZ23G型臭氧发生器 发生 ,以空气为气源 ,调节臭氧产生量为 1 g / h,臭氧 发生器内部有气体流量计计量气体流量 。根据预先
工业用水量的增加以及水资源的日益短缺 ,使 污水深度处理及回用越来越受到人们的重视 。石化 企业是用水大户 ,每提炼 1 t原油需消耗 30 ～50 t 水 ,且其产生的废水水质成分十分复杂 ,有机物浓度 高 ,多为有毒有害物质 。目前 ,石化废水达排放标准 的处理技术已成熟 ,但由于废水量大 ,而受纳水体径 流量及自净容量小 ,即使符合排放标准的废水仍可 能会造成污染 。水资源短缺日益加剧 ,且石化企业 需大量用水 。因此 ,对石化废水进行深度处理后回 用 ,具有较高的环境效益和经济效益 。
实验装置的第二部分为曝气生物滤池装置 ,工 艺流程见图 2。曝气生物滤池反应器为 PVC柱 ,直 径 10 cm ,有效高度 1. 4 m ,生物填料选用 2～5 mm 粒径的球形轻质陶粒 。曝气生物滤池气水比为 5 ∶1。
图 2 曝气生物滤池工艺流程示意图 Fig. 2 D iagram of biological aerated filter
Advanced trea tmen t of petrochem ica l wa stewa ter by ozon iz ing2b iolog ica l aera ted f ilter processes
L I N G Z hu2qin, WAN G X iao2jun, WAN G Ka i2yan