臭氧_生物活性炭处理反渗透浓排水工艺研究_何辉

180给水排水Vol.34No.112008臭氧—生物活性炭处理反渗透浓排水工艺研究何辉1张玉先1张叶来1王连国2(1同济大学环境科学与工程学院,上海200092;2中石化济南分公司,济南250101)摘要研究了臭氧—生物活性炭(O3—BAC)工艺在石化行业中处理反渗透浓排水的效能,为应用提供一定的理论依据。试验研究表明,当pH为7.5、臭氧投加量为6mg/L、接触时间为35min、BAC吸附时间为30min时,系统对色度、氨氮、CODCr的去除率分别为85%、36%、64%,出水浊度<0.5NTU。试验证明该工艺的处理效果稳定,出水水质基本不受进水水质波动的影响。关键词反渗透浓排水臭氧生物活性炭由于反渗透技术(RO)具有物料无相变、设备简单、处理工艺成熟、易于运行和管理等特点,近年来在废水处理中得到了广泛应用。但反渗透处理过程中产生大量的浓水和反冲洗水,不经处理直接排放会造成水资源和能源的浪费,同时还将对周围环境造成污染。因此,对反渗透浓排水再次进行回收利用,已经显得尤为迫切。目前有的用反渗透浓水冲洗多介质过滤器后排放,有的直接结合生产工艺状况综合利用,但对排放浓水集中回收处理的经验还比较少。国外vanHegeK[1]等用电解氧化工艺处理反渗透浓水取得了一定效果。本试验采用O3—BAC工艺进行反渗透浓排水预处理研究,把一级反渗透浓排水进行化学软化、纤维过滤之后再进入O3—BAC工艺,最终再进入二级反渗透装置。试验主要考察反渗透浓排水预处理阶段中O3—BAC部分。试验表明O3—BAC工艺不仅能去除大部分有机物,还对浊度、色度和氨氮有一定的去除效果。1试验部分1.1试验水质试验在中国石化总公司下属分公司进行,反渗透浓排水经过软化除硬和纤维过滤之后的主要水质参数和二级RO进水要求见表1(在纤维过滤之前采用盐酸调节pH)。1.2试验装置及流程试验装置见图1。试验设计流量为0.5～1m3/h。不锈钢臭氧接触罐2个,内径300mm,内装耐腐蚀填料,气源为压缩空气。臭氧接触氧化出水直接进入活性炭吸附柱,内径500mm,活性炭初装高度表1试验水质和二级RO进水要求项目试验水质二级RO进水要求pH7.0～8.53～11水温/℃18.0～25.8<45浊度/NTU0.5～1.1<1.0色度/倍45～50氨氮/mg/L0.24～0.61Cl-/mg/L120～620<30CODCr/mg/L50～71BOD5/mg/L10～15<0.1Fe/mg/L0～0.05<0.05Mn/mg/L0～0.050总油/mg/L0余氯/mg/L<0.1SDI<51800mm,炭层下面装300mm厚石英砂承托层。活性炭采用颗粒炭(GAC),粒径为3～5mm,上海活性炭厂生产。图1试验装置及流程示意1.3试验方法试验用水在未加酸之前pH较高、CODCr高,首先调节pH,选用不同的O3投加量、不同的O3接触DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2008.11.053给水排水Vol.34No.112008181氧化时间确定最佳设计参数。2试验结果与讨论2.1对CODCr的去除效果2.1.1O3—BAC试验条件的优化由于预处理工艺中软化除硬后pH在10.5左右,需通过调节pH来确定O3—BAC对CODCr的去除效果。大部分研究认为pH增加会增加O3的间接氧化能力,生成氧化能力更强的·OH,同时O3的投加量和接触时间也是O3—BAC工艺的重要参数。如果O3投加量过低,达不到O3氧化的处理效果;如果投加量过高,则可能会有部分有机物被氧化成最终产物CO2和H2O,其余的有机物容易生成极性较强的中间产物,不利于BAC的吸附和降解,此外O3投加量过高还会导致O3发生系统的投资和运行费用大大增加。同时接触时间的不同也直接影响该工艺的去除效果,如果接触时间太短,O3利用未完全;如果接触时间太长,系统的投资也会大大增加。所以,最佳pH、O3投加量和接触时间的确定需根据水中有机物的种类和浓度,通过试验来确定。经BAC静态吸附烧杯试验初步选定进水流量1m3/h、O3投加量为5mg/L、O3和BAC接触时间分别为25min、30min。不同pH条件下去除CODCr的效果见图2。图2pH变化对CODCr去除效果的影响由图2可知,当pH=7.5时,系统对CODCr的去除效果最好。pH稍低效果并没有显著增加,且需消耗更多的盐酸中和;pH较高去除效果反而下降。根据臭氧反应机理分析,在碱性条件下应有较快的反应速率,同时在氧化反应过程中,会产生大量的·OH捕获物质,如碳酸盐和碳酸氢盐、Cl-、氨氮等[2,3];这些物质能够终止·OH产生的链反应,从而极大地降低臭氧的利用效率,所以本试验中可能是由于反渗透浓排水中Cl-含量很高而导致CODCr去除效果下降。并且pH太高也不利于生物的生长,故