微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水研究-第2页-北极星水处理网

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结果与讨论

1COD去除

化工园区废水经过生物工艺处理后，出水COD为40~80 mg/L，难以稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准要求。在臭氧投加量为10~12.5 mg/min的条件下，采用微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水，处理过程中COD去除率的变化如图2所示。

微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水研究

图 2 废水COD去除率的变化

由图 2可以看到，分别以AC、N-AC、Na-AC和N-Cu-AC作为催化剂时，处理120 min的COD去除率分别为53.5%、55.8%、60.0%和70.8%，相应的COD去除负荷分别为0.223、0.364、0.286、0.478 kg/(m3˙d)，处理后出水COD降至20 mg/L以下，可实现稳定达标排放。实验结果表明，N-Cu-AC具有较强的催化臭氧氧化活性。活性炭经硝酸改性且负载活性金属组分后，表面含氧官能团以及金属氧化物含量增加，显著促进了臭氧分解产生羟基自由基，从而提高了氧化能力，加快了COD氧化去除速率。

2pH变化

在臭氧投加量为10~12.5 mg/min的条件下，采用微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水，处理过程中废水pH的变化如图 3所示。

微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水研究

图 3 废水pH的变化

化工园区废水经过生化处理后，pH为5.8~ 6.2。由图 3可以看到，在深度处理过程中，废水pH均有所降低。采用AC作为催化剂时，废水pH由6.06持续下降，处理120 min时，废水pH下降至4.11。微气泡臭氧催化氧化处理能够将大分子有机污染物氧化降解为中间产物小分子有机酸，小分子有机酸不断积累，造成废水pH持续下降。

采用N-AC、Na-AC和N-Cu-AC作为催化剂时，处理初期废水pH不断下降，但在处理后期废水pH有所升高。采用N-Cu-AC作为催化剂时，废水pH由5.82先下降至4.23，后不断上升，处理120 min时，pH上升至4.96。这是由于中间产物小分子有机酸继续被氧化降解直至矿化，使得废水pH有所回升。以N-Cu-AC作为催化剂，废水pH下降和回升的幅度均较高，表明N-Cu-AC具有更强的催化氧化活性，加快了中间产物小分子有机酸的产生速率和后续矿化速率。

3生物毒性

在臭氧投加量为10~12.5 mg/min的条件下，采用微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水，处理过程中发光抑制率的变化如图 4所示。

微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水研究

图 4 废水生物毒性的变化

化工园区废水经过生化处理后，发光抑制率为82.5%~88.4%，存在较强的生物毒性。由图 4可以看到，在深度处理过程中，发光抑制率均不断下降，表明微气泡臭氧催化氧化能够破坏降解废水中的有毒有害物质，降低废水的生物毒性。处理60 min时，废水的发光抑制率可降至-1.2%~-7.3%，表明此时废水成分的生物毒性作用消除，并且对发光细菌发光产生了一定的促进作用。以N-Cu-AC作为催化剂时，废水生物毒性的下降速率相对较快。实验结果表明，化工园区废水中具有生物毒性的成分主要是有机污染物，其能够被微气泡臭氧催化氧化破坏降解，生成小分子有机物或完全矿化去除，从而消除了废水的生物毒性。

4B/C

化工园区废水经过生化处理后，废水的可生化性极差，B/C仅为0.04~0.06。在臭氧投加量为10~ 12.5 mg/min的条件下，采用微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水，考察处理过程中废水B/C的变化。结果表明，分别以AC、N-AC、Na-AC和NCu-AC作为催化剂，处理过程中废水的B/C均不断升高，处理60 min时，废水的B/C升高至0.29~ 0.37。可见，采用微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水，可以有效氧化降解难降解有毒有害有机污染物，使其生成小分子有机物或完全矿化去除，由此大大改善了废水的可生化性。以N-Cu-AC作为催化剂时，废水可生化性的改善最为显著。

5臭氧利用率

在臭氧投加量为10~12.5 mg/min的条件下，分别以AC、N-AC、Na-AC和N-Cu-AC作为催化剂，采用微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水，处理过程中液相臭氧浓度均呈现初期升高而后下降的趋势。这是由于反应初期，液相臭氧浓度较低，臭氧气液传质驱动力强，传质速率快，而液相臭氧分解速率相对较慢，造成液相臭氧浓度升高。随后，臭氧气液传质速率降低，而臭氧分解产生羟基自由基链式反应不断增强，使得液相臭氧分解速率加快，因此液相臭氧浓度呈现不断下降的趋势。催化剂Na-AC表面的碱性官能团更有利于液相臭氧分解，液相臭氧浓度相对较低。

处理过程中臭氧散逸量与液相臭氧浓度的变化过程类似，亦呈现初期升高而后下降的趋势。统计分析表明，臭氧散逸量与液相臭氧浓度存在正相关关系，可见臭氧气液两相传质和相平衡是影响臭氧散逸量的主要因素。

延伸阅读：

扒一扒|23个优秀化工废水处理项目解析

【干货】化工园区废水攻坚第一战：废水特性知多少?

原标题：微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水研究

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