工业园区集中式污水厂提标改造工艺

北极星环保网讯:摘要：以某化工园区集中式污水厂一期工程处理废水为研究对象，研究了Fenton氧化预处理和臭氧催化氧化深度处理的工艺条件。实验结果表明：Fenton氧化能有效地去除废水中的COD，提高废水的可生化性，有利于后续生化处理;臭氧催化氧化能进一步降低生化出水COD，起到达标保障作用。在此基础上，该污水厂扩建工程(处理规模1.5万m3/d)设计采用了“Fenton氧化+初沉池+A2/O+二沉池+臭氧催化氧化+砂滤+紫外消毒”的主体工艺。

1引言

某工业集中式污水厂一期工程处理规模为0.3万m3/d，原设计主要处理对象为工业区内的综合污水，其中化工企业排放的工业废水占80%，另包括20%的生活污水。目前实际进水全部为工业废水。一期工程污水处理采用“水解调节+A/O+BAF+微絮凝过滤”的主体工艺路线。污水厂实际污水进水水量约为2000m3/d。由于工业区大量企业签约入园，并已陆续开工建设，将使工业区污水水量迅速增加，需要启动污水厂扩建工程建设，污水厂扩建工程设计规模为1.5万m3/d。笔者在分析一期工程运行情况基础上，通过小试工程实验研究确定了扩建工程的工艺流程。

2扩建改造工艺分析

2.1一期工程运行分析

一期工程于2009年建成通水，2012年1月通过竣工验收，运行基本正常。2013年统计的平均进出水主要水质指标情况见表1。

2.2改造扩建工程工艺选择

污水厂接纳的污水主要为有机硅、香精香料、生物制药及五金电气等企业排放的废水。根据当地环保部门要求，纳管COD要求为COD≤500  mg/L(B/C≥0.3)或COD≤200 mg/L(B/C<0.3)。

由于该污水厂处于环境敏感区域，有必要在生化处理单元后面增设保障处理单元，在生化处理系统不稳定时，起到达标保障作用。本文主要研究前端Fenton氧化预处理和后端臭氧催化氧化深度处理的可行性和工艺条件，在实验研究基础上确定了扩建工程处理工艺。

3小试工程实验

3.1废水来源与水质

取该污水厂2014年4月9日事故池废水(主要为4月6～8日排入事故池的污水厂进水)进行Fenton氧化实验，取2014年4月1日排放口废水进行臭氧催化氧化实验。

3.2实验材料和方法

3.2.1试剂

七水合硫酸亚铁、双氧水(30%)、浓硫酸(98%)、氢氧化钠、聚丙烯酰胺(阴离子型)、催化剂A和B(载体为活性炭，负载过渡族金属)等。

3.2.2主要实验仪器设备

磁力搅拌器、pH计(SPM-10A数字酸度计)、氧气源臭氧发生器等。

3.2.3实验方法

(1)Fenton氧化实验方法，本方案对pH值、H2O2/Fe2+摩尔比、H2O2投加量、反应时间等因子进行优化试验。

①pH值条件实验：取污水厂废水200 mL/批次，按200  mg/L的H2O2(30%浓度)用量和4∶1的H2O2/Fe2+摩尔比投加硫酸亚铁和双氧水，Fenton反应pH值分别控制在2.5、3、3.5、4、4.5、5，反应时间2h，Fenton氧化反应出水用碱调pH值至8.0，投加PAM，搅拌混凝，静置沉淀后测定上清液COD。

②H2O2和Fe2+摩尔比实验：双氧水浓度200  mg/L，pH值3.5，反应时间2h，按2∶1、3∶1、4∶1、6∶1、8∶1、10∶1的H2O2/Fe2+摩尔比投加硫酸亚铁，其它同上。

③反应时间实验：pH值3.5，按3∶1的H2O2/Fe2+摩尔比和100  mg/L的H2O2(30%浓度)用量投加硫酸亚铁和双氧水，水样反应时间分别为0.5 h、1 h、1.5 h、2 h、2.5 h和3 h，其它同上。

(2)臭氧催化氧化实验方法。在Ф10 cm×80 cm有机玻璃柱中填充50 cm高度的催化剂，加入废水至水位高出催化剂顶5  cm，开启臭氧发生器，通过催化剂层底部的曝气头通入臭氧，反应一定时间后取样测定废水的COD。

(4)分析方法。COD测定：采用快速消解分光光度法(HJ/T399-2007)。

3.3实验结果与讨论

3.3.1Fenton氧化实验

通过实验表明，随着初始pH值的升高，COD的去除率增大，当pH值升至3～3.5时，COD去除率达到最大值约50%，之后随着pH值的继续上升，COD去除率开始下降。根据Fenton反应机理，Fenton试剂的强氧化作用是由H2O2被Fe2+催化分解产生羟基自由基(OH˙)，从而引发的一系列链式反应。

Fe2++H2O2→Fe3++OH-+OH˙(1)

Fe3++H2O2→Fe2++H++HO2˙(2)

Fe2++OH˙→Fe3++OH-(3)

Fe3++HO2˙→Fe2++O2+H+(4)

OH˙+H2O2→H2O+HO2˙(5)

Fe2++HO2˙→Fe3++HO-2(6)

根据反应式(1)，初始pH值的升高会抑制OH˙的产生;同时过多的OH-使溶液中的Fe2+和Fe3+以氢氧化物的形式沉淀而失去催化能力。根据反应式(2)当pH值较低时，溶液中的H+浓度过高，Fe3+不能被顺利的还原为Fe2+，后面的链反应不能顺利进行下去，催化反应受阻。

3.3.2Fenton实验小结

通过上述实验可以得出以下结论。

(1)Fenton氧化对去除污水处理厂废水中的COD是有效的，最大COD去除率可达到50%以上。较适合的Fenton氧化反应条件为：pH值为3～3.5，双氧水投加量100  mg/L，H2O2/Fe2+摩尔比3∶1，反应时间1.5～2.0 h。

(2)Fenton氧化可以提高废水的B/C比，有利于后续生化处理。这些参数是在实验用的废水水质条件下的优化结果，工程实际运行时可根据进水水质来调整和优化参数，以达到效果合适、成本较低的要求。

3.4臭氧催化氧化实验

实验结果说明，臭氧催化氧化能够有效去除难以生化降解的COD，可以作为生化后的深度处理方法，能够作为污水达标处理的保障技术之一。

4工艺流程

目前该工程正在施工中，扩建工程设计处理规模1.5万m3/d，其中生活污水0.3万m3/d，工业废水1.2万m3/d，另一期工业废水0.3万m3/d。为调节水质水量和应对事故来水，新增工业废水事故/调节池。工业废水经Fenton氧化预处理提高可生化性后，与生活污水一起进入“混合水解池-A/O池-二沉池”，生化去除大部分的COD。生化出水经臭氧催化氧化处理进一步去除COD，然后经砂滤去除SS，最后经紫外消毒后达标排放。扩建工程设计与原一期工程相比，增加了Fenton氧化预处理和臭氧催化氧化深度处理单元，能够保障处理出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准。

5结论

(1)实验结果表明，Fenton氧化能有效地去除废水中的COD，提高废水的可生化性，有利于后续生化处理。

(2)臭氧催化氧化能进一步降低生化出水COD，起到达标保障作用。

(3)在分析一期工程运行情况基础上，通过实验研究，该污水厂扩建工程(处理规模1.5万m3/d)设计采用了“Fenton氧化+初沉池+A2/O+二沉池+臭氧催化氧化+砂滤+紫外消毒”的主体工艺。

延伸阅读：

【举个例子】某城镇污水处理厂提标改造技术