_臭氧-生物活性炭工艺在废水处理中的研究与应用

doi:10.3969/j.issn.1005-3158.2011.04.006臭氧-生物活性炭工艺在废水处理中的研究与应用�刘栓祥1�任立鹏1�崔丽红1�田艳荣1�秦丽娟2�王之峰2�马文臣2�李菲2(1.中国石油兰州石化公司;2.北京世纪华扬能源科技有限公司)��摘�要�概述活性炭吸附工艺、臭氧氧化工艺以及臭氧-生物活性炭工艺的降解机理、发展及应用;分析臭氧-生物活性炭工艺在国内外应用的典型案例,以及介绍该工艺在污水处理、污水深度处理以及中水回用方面的研究进展。��关键词�臭氧-生物活性炭工艺�中水回用�深度处理��中图分类号:X703.1���文献标识码:A���文章编号:1005-3158(2011)04-0017-040�引�言��我国水资源分布不均衡,许多城市水资源短缺,城市缺水范围不断扩大,缺水程度日趋严重。随着水污染问题的加剧,人们对水质要求的提高,以及对污水外排要求的提高,物化法和生化法相结合的水处理技术越来越受到人们的重视,尤其是对于污染比较严重的水源水的处理和以水资源再利用为目的的污水深度处理。单一方法往往不能有效去除水中的有毒有害物质,必须运用新技术来强化水处理效果。臭氧-生物活性炭工艺(O3-BAC)就是能够满足这一要求的水处理新技术,但将O3-BAC工艺应用于化工污水深度处理的研究还比较少,文章将对该工艺的特点、发展历史以及在污水深度处理中的可行性、适用性和实用性进行探讨分析。1�活性炭工艺的发展及应用��活性炭吸附法是目前污水深度处理的一种成熟而有效的方法。活性炭有粒状和粉状两种类型,颗粒炭的粒径介于0.2~5.0mm之间,粉状炭的粒径为0.05~0.15mm。活性炭具有极大的比表面积,其中内表面积约占总面积的95%以上。活性炭对有机物的去除主要靠微孔吸附作用,以物理吸附为主(范德华力),但也有化学吸附的作用。通过活性炭的吸附作用,不仅可以去除溶解性有机物,还能够去除色度及某些金属或非金属离子。��活性炭对二级生化处理出水吸附处理的作用因素有两个[1]:�在活性炭内部,发挥吸附作用的主要是微孔,其表面积占总表面积的95%以上,微孔能把通过过渡孔进来的小分子污染物和部分溶剂吸附到自身表面上。二级生化处理出水中含有的污染物分子通常只能进入到过渡孔和较大的微孔区(活性炭的孔隙不能容纳和通过超过孔隙直径的污染物分子)。用活性炭做吸附剂去除水中污染物,虽能取得良好的效果,但在污水深度处理时,原水中往往含有未降解的大分子有机物,致使对COD吸附容量由实验条件下的247mg/g下降到约14mg/g,使活性炭很快饱和,活性炭需要频繁再生,较高的污水处理成本,限制了活性炭技术在废水深度处理方面的应用。�在吸附塔内有微生物孽生,在活性炭层内存活有根足虫类的表壳虫、变形虫,此外还有游朴虫和内管虫等。微生物的存在,使得部分有机物被微生物分解,留出活性吸附空间,提高了吸附塔去除溶解性有机物的效果。2�臭氧技术的发展及应用��臭氧在常温常压下是一种不稳定的淡蓝色气体,可自行分解为氧气。臭氧具有极强的氧化能力,与有机物反应时选择性较强。臭氧在水处理中的应用较早,20世纪初臭氧作为饮用水的消毒剂应用于法国,美国在水处理中使用臭氧开始于1940年,当时的主要目的是去除水中的色度和臭味。现在世界上使用臭氧的水处理方法有很多,由于臭氧具有很强的氧化�中国石油科技开发项目�臭氧-生物活性炭工艺处理难降解石化废水的研究�资助课题,编号2009D-4707-02。刘栓祥,1985年毕业于陕西师范大学,高级工程师,现在中国石油兰州石化公司技术处从事技术研发和管理工作。通信地址:甘肃省兰州市西固区玉门街10号兰州石化公司,730060�17��油�气�田�环�境�保�护�2011年8月������ENVIRONMENTALPROTECTIONOFOIL&GASFIELDS�����Vol.21�No.4�/能力,它能破坏有机污染物的分子结构,以达到改变污染物性质的目的,因此可利用其去除水中的有机污染物。臭氧降解污染物的反应机理包括直接反应和间接反应两种[2-3]。直接反应:污染物+O3�产物或中间物;间接反应:污染物+HO��产物或中间物;臭氧在水中可以发生下列反应:O3�O+O2,O+H2O�2HO�;在碱性介质中,O3可与OH-反应,产生自由基的速度很快,O3+OH-�HO2�+O2-,O3+HO2��HO�+2O2,2HO2��O3+H2O;产生的HO�具有比O3更强的氧化能力,能与有机物发生反应[3],HO�+RH�R�+H2O,R�+O2�RO2�,RO2�+RH�ROOH+R�,ROOH+�OH�CO2+H2O+其他氧化产物。通过以上反应,可将废水中大分子有机物氧化为易生物降解的小分子化合物。按臭氧与有机物反应的难易程度,其氧化顺序