臭氧催化氧化对固定床蒸氨脱酚废水COD去除效果研究

0 引 言

        固定床气化技术成熟、投资低且甲烷产量高，使其成为天然气制备的主要技术，但也产生了大量高浓度难降解有毒有害的废水[1-3]。固定床气化产生的高浓度含酚有机废水水质成分复杂、污染物浓度高，单一工艺无法进行有效处理，一般采用预处理+生化处理+深度处理的三级处理工艺。目前经常规处理工艺[4-6]后，固定床气化废水处理难达标，主要原因是蒸氨脱酚出水难降解有机物含量高，COD含量高，生化工艺无法有效降解，导致废水可生化性差。因此需采用有效方法提高蒸氨脱酚出水难降解有机物的脱除率及COD去除率。

 

        目前国内外提高难降解有机废水去除率及COD去除率的方法主要有厌氧酸化法[7-9]、电解法[10-12]及臭氧氧化法[13-16]等。厌氧酸化法中厌氧微生物对废水毒性敏感，尤其固定床气化废水中成分复杂，有毒物质种类多，毒性大，致使厌氧酸化法预处理效果不理想；电解法受电极功率及电解范围制约，一般处理规模较小，适合于量小的废水处理，难以适应固定床气化大量废水的处理；臭氧催化氧化法通过臭氧或生成的羟基自由基来提高氧化效率，易氧化难降解有机物且无二次污染，但目前多用于生化出水后的深度处理段，鲜见固定床气化后蒸氨脱酚出水直接采用臭氧氧化工艺的研究成果。因此针对现有项目运行过程中固定床气化蒸氨脱酚出水COD含量高，生化处理难度大等问题，开展蒸氨脱酚出水臭氧催化氧化工艺研究具有创新性。

 

        考虑到臭氧催化氧化工艺易氧化难降解有机物，本文采用臭氧催化氧化工艺进行氧化试验，采用1 t/h臭氧催化氧化装置利用单因素及正交试验法研究了臭氧通气量、臭氧浓度及催化剂投加量对COD去除效果的影响规律，确定了工艺条件的影响主次顺序及很佳工艺参数。很后在很佳工艺参数下进行连续试验80 h，进一步考察了很佳工艺参数下COD的去除效果，以期为工程设计提供参考和借鉴。

 

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器：紫外可见分光光度计，BOD培养箱，溶解氧测定仪，精密pH计，电子天平等。

试剂：COD试剂、硫酸等。

 

1.2 试验装置

1 t/h臭氧催化氧化装置如图1所示。

        臭氧催化氧化装置主要由反应塔、臭氧发生器、臭氧浓度检测器、气体流量计、氧气瓶、进水泵、电控柜组成。

        臭氧催化氧化反应过程中，通过臭氧发生器将氧气瓶的氧气转换成臭氧，通过臭氧浓度检测器及气体流量计确定反应时臭氧的浓度及流量。原水通过进水泵由反应塔底部进入，臭氧也由反应塔底部进入，随后进水及臭氧分别通过反应塔内的催化剂，臭氧在催化剂下转化成羟基自由基，通过羟基自由基去除水中难降解有机物，降低水中COD，随后出水及未反应的臭氧从反应塔顶部排出。

 

1.3 试验水样水质

试验采用某气化厂脱酚蒸氨出水，废水有少许臭味。废水水质见表1。

表1 某气化厂脱酚蒸氨废水水质特征

        由表1可知，固定床气化蒸氨脱酚出水COD含量高达3 250 mg/L，BOD含量仅为680 mg/L，废水可生化性(BOD/COD)差，且仅为0.21，增加了生化处理的负荷(B/C>0.3时有利于生化)，因此蒸氨脱酚出水在进生化之前有必要进行臭氧催化氧化脱除COD以提高可生化研究。

 

1.4 试验内容

1)采用单因素法研究不同的臭氧氧化工艺条件对COD去除效果的影响规律。

2)采用正交试验法确定工艺条件的影响主次顺序及很佳的工艺参数。

3)在很佳工艺参数下进行连续试验80 h，考察COD的去除效果，优化很佳工艺参数。