生物滤池耦合臭氧处理乙烯污水的工业化试验_谢文玉

华南理工大学学报(自然科学版)第35卷第6期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVo.l35No.62007年6月(NaturalScienceEdition)June2007文章编号:1000-565X(2007)06-0127-06收稿日期:2006-05-30*基金项目:广东省科技计划项目(2005A40201002)作者简介:谢文玉(1970-),女,博士生,副教授,主要从事环保化学工艺与清洁生产研究.E-mail:celzhong@scu.tedu.cn生物滤池耦合臭氧处理乙烯污水的工业化试验*谢文玉钟理(华南理工大学化工与能源学院,广东广州510640)摘要:进行了隔离曝气生物滤池耦合臭氧氧化技术处理乙烯生产过程轻污染水的工业化试验,探讨了不同操作参数如水力停留时间(HRT)、臭氧化空气流量、溶解氧浓度、反冲洗等对污染物如CODcr、氨氮、挥发酚、硫化物和油类处理效果的影响,分析了隔离曝气生物滤池耦合臭氧氧化处理污水的机理.实验结果表明:当污水流量为0.8～1.5m3/h,采用低臭氧投加量(0.5～1mg/L)、HRT为1.3～2.5h、进水CODcr不超过100mg/L、氨氮含量不超过5.3mg/L、挥发酚含量不超过3.0mg/L、油含量不超过3.5mg/L、硫化物含量不超过1.29mg/L时,出水CODcr和油的平均含量分别为29.1和0.38mg/L,出水氨氮最大含量小于0.4mg/L、出水挥发酚与硫化物最高含量仅为0.12和0.135mg/L,CODcr、油、氨氮、挥发酚与硫化物的平均去除率分别为63.1%、84.2%、96.8%、89.8%和88.6%,出水达到回用水标准.关键词:臭氧;氧化;生物滤池;耦合;乙烯污水中图分类号:X703.1文献标识码:A石化工业是新鲜水的消耗大户,也是废水的排放大户.中国石油化学工业总公司25家特大型企业和13家大型炼油、化工、化纤和化肥生产企业每年消耗新鲜水约14.9亿吨,占全国总用水量0.5%,占工业总用水量4.87%;每年排放的废水约占全国生产和生活废水排放总量的2.34%,占全国工业废水排放总量的3.85%[1-2].而石化行业中的轻污染水占该行业整个废水排放量的约40%,目前我国的石化工业轻污染水回用率低,缺乏经济实用的水处理技术对轻污染水进行深度处理和回用.因此,开发一种轻污染水修复回用工艺,提升石化企业污染物控制水平,使我国环保设备及工艺升级换代,从而降低石化企业原油水单耗具有重要意义.本文中以石化厂乙烯生产过程经活性污泥法处理后的轻污染水为研究对象,采用本课题组开发的生物曝气滤池耦合臭氧氧化技术深度处理乙烯轻污染水用于循环冷却水和工艺用水[3-9],研究生物曝气滤池耦合臭氧氧化反应器工艺和不同操作参数对处理效果的影响,研究生物相的培植与维护,探讨耦合过程污染物转化新途径,为该技术工业化提供依据.1试验部分1.1生物曝气滤池耦合臭氧氧化装置原理及工艺流程耦合过程的试验装置是在生物曝气滤池(BAF)中实现的,其流程简图如图1所示.该工艺的生物滤池采用了笔者所在课题组开发的隔离曝气技术,即在生物滤池中将其分为两个区域:生物氧化(填料)区和曝气区.在生物滤池中设置隔离筒,隔离筒内为曝气区,筒外为填料区,隔离筒底部开有水回流孔,顶部淹没于水中,曝气头置于隔离筒底部.空气经图1生物氧化耦合臭氧氧化工艺简图Fig.1Schematicdiagramoftheprocessofcouplingbiologicaloxidationandozonationtechnology1—底部排泥口;2—堆放石层;3—曝气头;4—臭氧进气分布头;5—臭氧化空气进气管;6—反冲洗管;7—顶部排污及反冲洗水出口;8—出水口;9—外接风管;10—曝气管;11—污水进口;12—生物氧化(填料)区;13—反冲洗水进口;14—反应装置外壳;15—隔离曝气筒;16—手孔;17—反冲洗盘管;18—多孔支撑板臭氧发生器产生的臭氧化空气,直接喷射进隔离曝气区,臭氧混合气体流率约为曝气流量的5%～10%,臭氧浓度与操作条件如臭氧发生器工作电压、进入臭氧发生器的气体流量有关,可根据污水中污染物的种类和浓度进行调节.曝气采用厂内系统风,直接通入隔离曝气筒,在曝气区进行曝气并与污水充分混合,由于气水混合物密度较小,沿曝气筒上升,曝气筒内的流体流动为全混流,在该过程同时发生臭氧氧化.待处理的乙烯污水从曝气筒外的生物滤池顶部进入,由于水的密度比气水混合物密度大,沿滤池的填料区下降,并发生生物氧化,流体流动为活塞流.气(曝气流量)水(污水流量)比为3∶1～6∶1,通过隔离曝气技术在曝气区和生物氧化区中形成大的内循环过程,循环量约为污水进水流量的10～20倍.系统内大的循环