固定床氣化技術(shù)成熟、投資低且甲烷產(chǎn)量高,使其成為天然氣制備的主要技術(shù),但也產(chǎn)生了大量高濃度難降解有毒有害的廢水[1-3]。固定床氣化產(chǎn)生的高濃度含酚有機(jī)廢水水質(zhì)成分復(fù)雜、污染物濃度高,單一工藝無法進(jìn)行有效處理,一般采用預(yù)處理+生化處理+深度處理的三級處理工藝。目前經(jīng)常規(guī)處理工藝[4-6]后,固定床氣化廢水處理難達(dá)標(biāo),主要原因是蒸氨脫酚出水難降解有機(jī)物含量高,COD含量高,生化工藝無法有效降解,導(dǎo)致廢水可生化性差。因此需采用有效方法提高蒸氨脫酚出水難降解有機(jī)物的脫除率及COD去除率。
目前國內(nèi)外提高難降解有機(jī)廢水去除率及COD去除率的方法主要有厭氧酸化法[7-9]、電解法[10-12]及臭氧氧化法[13-16]等。厭氧酸化法中厭氧微生物對廢水毒性敏感,尤其固定床氣化廢水中成分復(fù)雜,有毒物質(zhì)種類多,毒性大,致使厭氧酸化法預(yù)處理效果不理想;電解法受電極功率及電解范圍制約,一般處理規(guī)模較小,適合于量小的廢水處理,難以適應(yīng)固定床氣化大量廢水的處理;臭氧催化氧化法通過臭氧或生成的羥基自由基來提高氧化效率,易氧化難降解有機(jī)物且無二次污染,但目前多用于生化出水后的深度處理段,鮮見固定床氣化后蒸氨脫酚出水直接采用臭氧氧化工藝的研究成果。因此針對現(xiàn)有項(xiàng)目運(yùn)行過程中固定床氣化蒸氨脫酚出水COD含量高,生化處理難度大等問題,開展蒸氨脫酚出水臭氧催化氧化工藝研究具有創(chuàng)新性。
考慮到臭氧催化氧化工藝易氧化難降解有機(jī)物,本文采用臭氧催化氧化工藝進(jìn)行氧化試驗(yàn),采用1 t/h臭氧催化氧化裝置利用單因素及正交試驗(yàn)法研究了臭氧通氣量、臭氧濃度及催化劑投加量對COD去除效果的影響規(guī)律,確定了工藝條件的影響主次順序及很佳工藝參數(shù)。很后在很佳工藝參數(shù)下進(jìn)行連續(xù)試驗(yàn)80 h,進(jìn)一步考察了很佳工藝參數(shù)下COD的去除效果,以期為工程設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。
臭氧催化氧化反應(yīng)過程中,通過臭氧發(fā)生器將氧氣瓶的氧氣轉(zhuǎn)換成臭氧,通過臭氧濃度檢測器及氣體流量計(jì)確定反應(yīng)時(shí)臭氧的濃度及流量。原水通過進(jìn)水泵由反應(yīng)塔底部進(jìn)入,臭氧也由反應(yīng)塔底部進(jìn)入,隨后進(jìn)水及臭氧分別通過反應(yīng)塔內(nèi)的催化劑,臭氧在催化劑下轉(zhuǎn)化成羥基自由基,通過羥基自由基去除水中難降解有機(jī)物,降低水中COD,隨后出水及未反應(yīng)的臭氧從反應(yīng)塔頂部排出。
由表1可知,固定床氣化蒸氨脫酚出水COD含量高達(dá)3 250 mg/L,BOD含量僅為680 mg/L,廢水可生化性(BOD/COD)差,且僅為0.21,增加了生化處理的負(fù)荷(B/C>0.3時(shí)有利于生化),因此蒸氨脫酚出水在進(jìn)生化之前有必要進(jìn)行臭氧催化氧化脫除COD以提高可生化研究。
3)在很佳工藝參數(shù)下進(jìn)行連續(xù)試驗(yàn)80 h,考察COD的去除效果,優(yōu)化很佳工藝參數(shù)。
2 結(jié) 論
1)對臭氧氧化工藝條件進(jìn)行單因素試驗(yàn),得到臭氧氧化工藝條件對COD去除效果的影響規(guī)律,盡可能降低處理成本的條件下,保證較高COD去除效果。獲得的臭氧氧化條件為:1.5 m3/h≤臭氧通氣量≤2.5 m3/h,150 mg/L≤臭氧濃度≤250 mg/L,20 kg/t≤催化劑投加量≤30 kg/t。
2)在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上采用正交試驗(yàn)法對臭氧氧化工藝條件進(jìn)行優(yōu)化,得到了很佳的臭氧氧化工藝參數(shù)為:臭氧通氣量2.0 m3/h,臭氧濃度250 mg/L,催化劑投加量30 kg/t。
3)在很佳臭氧氧化工藝參數(shù)下,采用1 t/h臭氧氧化裝置連續(xù)運(yùn)行80 h,出水COD去除率穩(wěn)定在43.5%左右,反應(yīng)后可生化性(B/C)穩(wěn)定至0.4以上。
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