臭氧(催化)氧化技術(shù)在污水處理廠提標(biāo)改造中的應(yīng)用
2020-06-16 來自: 山東環(huán)科環(huán)??萍加邢薰? 瀏覽次數(shù):1856
隨著各地方政府污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布,污水處理廠均面臨著提標(biāo)改造的問題。即使是市政污水處理廠,有時(shí)來水也會(huì)混入***比例的工業(yè)廢水,使得原水組分比較復(fù)雜,難降解有機(jī)物含量較高,這對(duì)污水處理廠提標(biāo)改造中CODCr 達(dá)標(biāo)造成很大的困難。
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,我國城市污水處理面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。早期建設(shè)的污水處理廠和污水處理設(shè)施由于設(shè)計(jì)處理能力不足、處理工藝落后,已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有需求,嚴(yán)重影響了城鎮(zhèn)化進(jìn)程。針對(duì)這種情況,政府相繼發(fā)布了《水十條》和《城市黑臭水體整治工作指南》,對(duì)全國水環(huán)境質(zhì)量的改善及城市黑臭水體的整治提出了時(shí)間節(jié)點(diǎn)。各地方政府也相繼出臺(tái)了污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
新排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布使得現(xiàn)有的污水處理廠面臨著提標(biāo)改造的問題。目前市政污水處理廠的來水中也時(shí)常會(huì)混入一部分工業(yè)廢水,使得原水組分比較復(fù)雜,難降解有機(jī)物含量較高,可生化性較差,這對(duì)污水處理廠CODCr達(dá)標(biāo)造成很大的困難。尤其是水體中難降解的有毒有害有機(jī)物含量的增加,增大了對(duì)污水處理廠深度處理技術(shù)選擇的難度,也對(duì)污水處理廠的提標(biāo)改造工作影響很大。據(jù)此,需要采用比常規(guī)生化處理工藝更有效的處理技術(shù)。
近年來,氧化技術(shù)在污水處理廠的深度處理中的應(yīng)用越來越多,常用到的技術(shù)包括Fenton試劑氧化技術(shù)、電催化氧化以及臭氧氧化技術(shù)等 。其中,F(xiàn)enton試劑氧化技術(shù)是在酸性條件下利用Fe2+催化H2O2產(chǎn)生氧化性強(qiáng)、無反應(yīng)選擇性的羥基自由基(·OH,氧化還原電位為2.80V),它能將難降解有機(jī)物氧化成二氧化碳、水,或者將有毒有害物質(zhì)氧化成***的物質(zhì);但該技術(shù)的缺點(diǎn)是引入雜鹽,反應(yīng)條件苛刻,運(yùn)營費(fèi)用較高。電催化氧化技術(shù)在工程化的應(yīng)用過程中,尚存在氧化降級(jí)效率較低、運(yùn)行成本偏高的問題。在這些氧化技術(shù)中,值得一提的是臭氧氧化技術(shù)或臭氧催化氧化技術(shù)。臭氧氧化技術(shù)也是利用羥基自由基(·OH)去除廢水中難降解有機(jī)物。臭氧在被發(fā)現(xiàn)之后的一百多年里主要用于水體消毒,直到1998年,日本臭氧深度處理污水廠示范工程開始運(yùn)行。由于其清潔***、氧化效率高、操作簡單等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為去除廢水中高穩(wěn)定性、難降解有機(jī)物的關(guān)鍵技術(shù)之一,在污水處理廠提標(biāo)改造廢水深度處理過程中獲得了越來越多的青睞。
本文通過對(duì)現(xiàn)有臭氧氧化技術(shù)在廢水處理中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,并分析對(duì)比了臭氧催化氧化技術(shù)和Fenton試劑氧化技術(shù),為市政污水處理廠提標(biāo)改造深度處理工藝選型提供幫助。
1 臭氧氧化技術(shù)研究進(jìn)展
1.1 臭氧氧化技術(shù)
臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑,氧化電位為2.07V,僅次于氟和·OH,且反應(yīng)后分解為氧氣不產(chǎn)生二次污染。因此臭氧氧化處理工業(yè)廢水在污水處理領(lǐng)域引起了眾多研究者的追捧。國內(nèi)學(xué)者利用臭氧對(duì)啤酒、印染、檸檬酸等行業(yè)廢水進(jìn)行深度處理,發(fā)現(xiàn)臭氧對(duì)色度去除率高達(dá)90%以上,而對(duì)CODCr去除率較低,在10%——20%。這是因?yàn)槌粞踔苯优c有機(jī)物的反應(yīng)選擇性較強(qiáng),在低濃度和短時(shí)間內(nèi),也不可能完全礦化污染物,且產(chǎn)生的中間產(chǎn)物會(huì)影響臭氧的進(jìn)一步氧化,因此,為了提高臭氧利用效率,需要進(jìn)行大量的改善或深入研究。
1.2 臭氧催化氧化技術(shù)
臭氧催化劑氧化是目前研究多的一種臭氧催化氧化技術(shù),按照反應(yīng)相態(tài)可以分為均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。非均相臭氧氧化技術(shù)是利用非均相催化劑,由于其易于回收且無二次污染等優(yōu)點(diǎn),是臭氧催化氧化技術(shù)的熱門研究方向。由于臭氧催化氧化過程比較復(fù)雜,因此,如何針對(duì)性的選擇合適的催化劑是臭氧催化氧化技術(shù)亟待解決的問題。其催化臭氧氧化的主要作用有兩種:一是利用催化劑的吸附作用先吸附有機(jī)物至催化劑表面區(qū)域,增加臭氧與有機(jī)物接觸幾率;二是催化活化臭氧分子,提高臭氧分解產(chǎn)生·OH的速率,取得更好的氧化效果。
1.3 多維度臭氧催化氧化技術(shù)
除加入非均相催化劑外,將臭氧和其他水處理技術(shù)如超聲波、紫外光、過氧化氫和生物處理等技術(shù)組合,也可將臭氧催化轉(zhuǎn)化為氧化性更強(qiáng)而反應(yīng)選擇性更低的·OH,從而大大提高臭氧的氧化能力和利用率。
O3/UV法是在投加臭氧的同時(shí)輔以紫外光照射,臭氧在紫外光輻射下會(huì)分解產(chǎn)生活潑的·OH;臭氧/超聲波組合技術(shù)主要是利用超聲波的空化效應(yīng),使廢水中出現(xiàn)空化氣泡,并且產(chǎn)生局域高溫高壓的條件促使臭氧快速分解,產(chǎn)生·OH;O3/H2O2組合技術(shù),不需要高能量輸入,且設(shè)備簡單,不產(chǎn)生二次污染,可直接將污染物氧化為二氧化碳和水,其降解速率是單獨(dú)臭氧氧化的2——200倍;O3/BAF(曝氣生物濾池)組合技術(shù)是將臭氧和曝氣生物濾池聯(lián)用,廢水先通過臭氧預(yù)處理提高其可生化性,然后再采用曝氣生物濾池進(jìn)行生化處理,在降低運(yùn)行成本的同時(shí),保證出水的處理效果。
1.4工程案例比對(duì)分析
針對(duì)某工程項(xiàng)目反滲透濃水的處理,經(jīng)過小試及中試過程,得到大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了臭氧催化氧化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及處理效果。
反滲透濃水中CODCr、UV254、TOC等在較短的時(shí)間內(nèi)均可得到良好的去除效果,反應(yīng)30min后,CODCr、UV254、TOC逐漸趨近于平衡狀態(tài),CODCr由原水中的293.9mg/L降到100.0mg/L,去除率為65.9%;UV254由原水中的1.285降到0.325,去除率為74.7%;TOC由原水中的79.95mg/L降到35.70mg/L,去除率為55.3%。
隨著環(huán)保壓力的增大,污水處理廠提標(biāo)改造項(xiàng)目越來越多,常規(guī)的方法已經(jīng)不能滿足出水指標(biāo)要求,未來污水處理廠的提標(biāo)改造,將會(huì)越來越多的選擇氧化技術(shù)作為提標(biāo)改造的深度處理技術(shù),臭氧催化氧化技術(shù)由于具備諸多的技術(shù)及工藝優(yōu)勢(shì),將成為氧化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的典-范。
技術(shù)裝備