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污水深度處理:高級氧化技術的比選

文章來源:濟南三康環?萍加邢薰    作者:三康臭氧發生器    發布時間:2021-05-18

隨著各地方政府污染物排放標準的發布,污水處理廠均面臨著提標改造的問題。即使是市政污水處理廠,有時來水也會混入一定比例的工業廢水,使得原水組分比較復雜,難降解有機物含量較高,這對污水處理廠提標改造中CODCr 達標造成很大的困難。

政府相繼發布了《水十條》和《城市黑臭水體整治工作指南》,對全國水環境質量的改善及城市黑臭水體的整治提出了時間節點。各地方政府也相繼出臺了污水處理廠污染物排放標準。其中核心指標就是降到水中COD的含量,根據不同標準要求降到50mg/L,30mg/L,甚至為了實現回用價值,降到20mg/L以下。高級氧化技術在污水處理廠的深度處理中的應用越來越多。

去除水中 CODcr 的高級氧化工藝主要有三種,即Fenton 氧化工藝、ClO2催化氧化工藝和 O3 催化氧化工藝,現針對以上三種催化氧化工藝進行經濟技術比選。

Fenton氧化工藝

亞鐵鹽和過氧化氫的組合稱為 Fenton 試劑,它能有效氧化去除傳統廢水處理技術無法去除的難降解有機物,其實質是 H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反應活性的羥基自由基(·OH),·OH可與大多數有機物作用使其降解。

Fenton 氧化工藝特點

1)氧化無選擇性,對有機物去除能力強;

2)有機物最終分解成 CO2 和 H2O,無有毒有害中間產物,安全環保;

3)需要污水的 pH 值在 2~4 之間,需要將污水調成酸性,氧化結束再調到中性;

4)徹底降解 COD 所需的藥劑單耗高,造成處理成本高;

5)反應迅速時間短。

Fenton 氧化適用場合高,造成處理成本高;

Fenton試劑氧化法由于需要調酸、調堿,藥劑單耗量大、反應時間長,污泥量大,難以在大中型污水處理廠應用。

Fenton試劑氧化法適用于來水呈酸性的小微型污水處理廠,特別適用于一些染料、農藥、醫藥中間體企業的的酸性污水處理。

ClO2 催化氧化工藝

二氧化氯催化氧化法是水處理高級氧化技術之一,它是在化學氧化法的基礎上改進、發展起來的。二氧化氯催化氧化的原理就是在表面催化劑存在的條件下,利用強氧化劑—二氧化氯在常溫常壓下催化氧化廢水中的有機污染物,直接將有機污染物氧化成為二氧化碳和水,或將大分子有機污染物氧化成小分子有機污染物,提高廢水的可生化性,能較好地去除有機污染物。

1.ClO2催化氧化工藝的特點

1)ClO2氧化能力持久;

2)ClO2與有機物反應幾乎不產生發散性有機氯化物,不產生有致癌作用的三氯甲烷;

3)與有機物的反應具有顯著的選擇性,氧化能力與有機物上取代基的種類相關性較大。高效催化劑的使用克服了其對有機物氧化的選擇性;

4)對有機物的降解以生成氧基團的小分子化合物為主,從而能提高污水 BOD5值、改善可生化性;

5)需要污水的 pH 值偏酸性(在 6 左右),需要將污水調成酸性,氧化結束再調到中性。

6)反應時間:在 45~60min。

2.ClO2 催化氧化的適用場合

由于二氧化氯催化氧化技術需要污水的 pH 值偏酸性(在 6 左右), 需要將污水調成酸性,氧化結束再調到中性,限制了其在大中型污水處理廠的應用。

又由于二氧化氯與有機物的反應具有顯著的選擇性,需要選擇合適的催化劑,在實際應用中催化劑的選型工作復雜而困難,又限制了其在工業污水上的推廣應用。

目前,二氧化氯催化氧化技術成功應用的領域有:

1)在煤氣廢水、高濃度含氰廢水、對氨基苯甲醚廢水、苯酚 甲醛廢水及印染廢水的處理均取得了較好的效果,能除去大部分難降解有機污染物、并提高污水的可生化性;

2)對于易氧化的水溶性染料如陽離子染料、偶氮染料和易氧化的水不溶性染料如硫化染料等都有良好的脫色和去除COD 的效果。

臭氧催化氧化工藝

臭氧催化氧化是利用臭氧在催化劑作用下產生的羥基自由基 [·OH]氧化分解水中有機污染物,由于·OH的氧化能力極強,且氧化反應無選擇性,所以可快速氧化分解絕大多數有機化合物(包括一些高穩定性、難降解的有機物)。

負載金屬的活性炭催化劑是由微小結晶和非結晶部分混合組成的復合物,催化劑表面含有大量的酸性或堿性基團。這些酸性或堿性基團的存在特別是羥基、酚羥基的存在,使催化劑不僅具有吸附能力,而且還具有催化能力。臭氧/催化劑協同作用過程中,在催化劑的作用下使臭氧分解產生[·OH]從而引發鏈反應,此反應還會產生十分活潑的、具有強氧化能力的單原子氧[·O]。

臭氧催化氧化特點

1)對有機污染物氧化能力極強,除去有機物能力強;

2)催化劑的參與,氧化選擇性大大降低,幾乎廣譜適用;

3)有機物最終分解成 CO2 和 H2O,無有毒有害中間產物,安全環保;

4)pH值在中性或堿性均可,無需調節污水pH 值;

5)臭氧發生器以電能和空氣產生臭氧,無化學藥劑,現場安全衛生;

6)氧化反應時間較短,一般控制在 30min 左右,反應器容積較小。

臭氧催化氧化適用場合

由于存在以上特點,臭氧催化氧化技術幾乎適用于所有性質污水的大、中、小型污水處理廠的 CODcr降解。通過對以上三種氧化工藝的比較,臭氧催化氧化工藝處理效果好、適用范圍廣、技術成熟,同時在國內外的污水處理廠中有大量成功應用的實例。

由于欲進行深度處理的廢水是經過生物好氧處理的沉淀池出水, 所以廢水的BOD/COD比值已經相當低, 若要進一步降低COD值, 則必須利用高級處理的方法, 而在所有的高級處理法中, 臭氧催化氧化工藝處理效果好、適用范圍廣、技術成熟,同時在國內外的污水處理廠中有大量成功應用的實例。同其它高級氧化法相比, 具有投資成本低﹑對水質變化的耐受程度大、操作維護容易及操作成本低等優點。

工程案例
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