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臭氧催化氧化对固定床蒸氨脱酚废水COD去除效果研究
来源: 臭氧发生器 发布时间:2022-04-20 浏览次数:

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最佳工艺参数。最后在最佳工艺参数下进行连续试验80 h,进一步考察了最佳工艺参数下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最佳的工艺参数。
3)在最佳工艺参数下进行连续试验80 h,考察COD的去除效果,优化最佳工艺参数。

2 结 论
1)对臭氧氧化工艺条件进行单因素试验,得到臭氧氧化工艺条件对COD去除效果的影响规律,尽可能降低处理成本的条件下,保证较高COD去除效果。获得的臭氧氧化条件为:1.5 m3/h≤臭氧通气量≤2.5 m3/h,150 mg/L≤臭氧浓度≤250 mg/L,20 kg/t≤催化剂投加量≤30 kg/t。
2)在单因素试验基础上采用正交试验法对臭氧氧化工艺条件进行优化,得到了最佳的臭氧氧化工艺参数为:臭氧通气量2.0 m3/h,臭氧浓度250 mg/L,催化剂投加量30 kg/t。
3)在最佳臭氧氧化工艺参数下,采用1 t/h臭氧氧化装置连续运行80 h,出水COD去除率稳定在43.5%左右,反应后可生化性(B/C)稳定至0.4以上。
 
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