王亞軒，趙慧

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，大慶163319）

大慶是我國重要的石化基地，隨著工業(yè)生產(chǎn)和城市規(guī)模的不斷發(fā)展，城市用水量和廢水排放量不斷增加，造成水資源緊缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)峻，嚴(yán)重制約了大慶社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、影響了人民生活和身體健康。從發(fā)達(dá)國家的治水經(jīng)驗(yàn)來看[1-2]，污水深度處理后循環(huán)再利用是徹底解決這一問題的有效途徑。

大慶市某石化公司污水車間，采用傳統(tǒng)二級(jí)處理工藝日處理化工廢水14 400 t，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)后達(dá)標(biāo)排放。造成了大量的水資源浪費(fèi)，并且污染了周圍的水體。據(jù)此，將這部分污水回收處理，實(shí)現(xiàn)污水資源化。深度處理后的水用作該廠車間的循環(huán)冷卻水，這樣既可以滿足工業(yè)生產(chǎn)不斷增加的用水需求，又能減少對水體的污染。

1 試驗(yàn)流程、裝置及方法

1.1 工藝流程的選擇

1.1.1 水質(zhì)分析

該石化廢水成分復(fù)雜，含有多種難以降解的有機(jī)污染物。處理后回用于循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及原水水質(zhì)見表1。

1.1.2 試驗(yàn)方案確定

針對原水水質(zhì)和循環(huán)冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對照，主要需去除的指標(biāo)是CODcr、氨氮、BOD5、SS、濁度（NTU）等。工藝流程見圖1。

表1 循環(huán)冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)Table1 Water quality standards of circulating coolingwater

圖1 試驗(yàn)工藝流程圖Fig.1 Test process flow diagram

1.2 主要裝置

實(shí)驗(yàn)全部裝置見表2。其中韓國Bio-SAC處理系統(tǒng)是一項(xiàng)新型生物處理技術(shù)[3-4]，它的優(yōu)勢表現(xiàn)在特有的廢胎載體和獨(dú)特的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)上：載體主要由廢輪胎粉末組成，壓縮形成細(xì)小顆粒，它可以使水中的微生物容易附著，為高活性微生物提供了增殖機(jī)會(huì)；流動(dòng)床生物膜處理系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)獨(dú)特的生物反應(yīng)槽，槽內(nèi)填充10%～15%的載體，獨(dú)特的出水結(jié)構(gòu)可以保證載體不流失，在生物反應(yīng)槽內(nèi)，混合液懸浮污泥中的微生物和載體上的生物膜中的微生物共同分解污染物質(zhì)，活性污泥濃度可達(dá)到20 000mg·L-1，BOD的容積處理量可以達(dá)到4～20 kg·（m3·d）-1，是活性污泥法的十倍以上，使生物反應(yīng)設(shè)備的占地面積大大縮小。

1.3 檢測項(xiàng)目與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)的主要內(nèi)容，就是通過運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整使各處理單元均達(dá)到最佳處理效果后穩(wěn)定運(yùn)行一定時(shí)間最終驗(yàn)證工藝的可行性。具體實(shí)驗(yàn)范圍包括連續(xù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)、送檢階段實(shí)驗(yàn)、最終監(jiān)測指標(biāo)。檢測項(xiàng)目與方法見表3。

表2 試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備表Table2 Test system equipment

表3 檢測項(xiàng)目與方法Table3 Test items andmethods

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 連續(xù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

連續(xù)運(yùn)行階段時(shí)間為1周，從7月23日至29日連續(xù)檢測反應(yīng)器進(jìn)水、反應(yīng)器出水、臭氧出水和終端出水的CODMn，檢測結(jié)果如圖2。從圖2中可以看出，只有7月26日出水CODMn略高，其余時(shí)間出水均能達(dá)標(biāo)（CODMn≤8mg·L-1）。這說明該工藝流程穩(wěn)定性較好，出水水質(zhì)一般不會(huì)波動(dòng)。

2.2 送檢階段實(shí)驗(yàn)

系統(tǒng)在最佳參數(shù)條件下運(yùn)行17天，每天取混合水樣送檢，檢測結(jié)果如圖3。

從圖中可以看出：進(jìn)水CODMn平均值為23.93mg·L-1，反應(yīng)器出水平均為11.61mg·L-1，平均去除率為51.5%；臭氧出水為7.56mg·L-1，平均去除率為34.9%；終端出水3.88mg·L-1，平均去除率為48.7%；系統(tǒng)總平均去除率為83.8%。說明本系統(tǒng)具有較高的有機(jī)物去除效果。系統(tǒng)最終出水2.72～5.68 mg·L-1，滿足出水要求 （CODMn≤8 mg·L-1）。當(dāng)進(jìn)水CODMn在16.7～38.8mg·L-1之間的較大范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，出水只在較小的范圍內(nèi)變化，證明系統(tǒng)確實(shí)具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力?？傊?，無論從有機(jī)物去除率，還是從抗沖擊負(fù)荷能力方面來看，該工藝都具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。

2.3 最終監(jiān)測指標(biāo)

通過表4可以看出，各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到循環(huán)水水質(zhì)要求。

表4 各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)Table4 Themonitoring indicators

3 結(jié)論

我們在實(shí)驗(yàn)室條件下人工配水，觀察臭氧化生物活性炭與普通生物活性炭兩種不同工藝深度凈化的處理效果。具體試驗(yàn)流程如下：①原水（配水）→臭氧接觸氧化→生物活性炭過濾（炭柱Ⅰ）→出水；原水（配水）→生物活性炭過濾（炭柱Ⅱ）→出水。經(jīng)測定，生物膜形成穩(wěn)定需要7～10 d。試驗(yàn)從4月到9月為止，共運(yùn)行4個(gè)多月。

試驗(yàn)結(jié)果表明，采用臭氧化生物活性炭流程出水水質(zhì)比僅有生物活性炭流程的出水水質(zhì)要好得多：

（1）方案①出水的CODMn明顯低于方案②，其平均去除率高達(dá)68%，而方案②僅為34%。這主要是由于增加了臭氧的氧化作用，降低了CODMn值，直接氧化降解一部分簡單的有機(jī)物，使之變?yōu)镃O2和H2O，減輕了生物活性炭的負(fù)荷。同時(shí)，也由于臭氧投加，使炭柱Ⅰ中的DO值提高，補(bǔ)充了水中DO消耗，創(chuàng)造好氧菌生長的環(huán)境，使好氧微生物活動(dòng)增強(qiáng)，加快了有機(jī)物的降解。

（2）兩種不同流程出水UV值對比，炭柱Ⅱ出水UV值和進(jìn)水相比最高去除率達(dá)47%，最低可去除22%，平均可去除34%，炭柱Ⅰ出水UV和進(jìn)水相比最高去除率達(dá)70%，最低去除率也能達(dá)到33%，平均去除率可達(dá)50%。試驗(yàn)結(jié)果表明，臭氧生物活性炭比普通生物活性炭能夠更多地去除有機(jī)物，再次證明了臭氧化、生物氧化、活性炭吸附的三者協(xié)同作用的有效性。

（3）經(jīng)過臭氧化，炭柱Ⅰ出水的濁度、色度較炭柱Ⅱ進(jìn)一步降低，特別是色度，由于上述的大分子有機(jī)物，不容易被活性炭吸附，因此炭柱Ⅱ脫色效果不理想，但炭柱Ⅰ出水色度顯著降低，這表明了臭氧化脫色和活性炭吸附脫色聯(lián)合效果，同時(shí)臭氧化改變了一些帶有生色基團(tuán)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，形成的中間氧化物更易于活性炭吸附，有利于充分發(fā)揮活性炭的吸附能力，強(qiáng)化了活性炭吸附脫色的效能。

（4）溶解氧的測定結(jié)果進(jìn)水的DO含量為415～515 mg·L-1，水溫17～20℃，經(jīng)過臭氧化的出水進(jìn)入炭柱Ⅰ后，出水DO明顯提高，甚至高于原水，而原水進(jìn)入炭柱Ⅱ未經(jīng)臭氧化，出水DO值很低，僅有微生物耗氧而無外界供氧，不能為微生物提供良好的好氧條件，從而影響了運(yùn)行效果。

臭氧化生物活性炭工藝流程對有機(jī)物去除能力優(yōu)于普通生物活性炭，是臭氧化、生物氧化、活性炭吸附的三者協(xié)同作用的結(jié)果。臭氧化能夠改變有機(jī)物生色基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，并通過形成活性炭易于吸附的中間產(chǎn)物，強(qiáng)化了活性炭的脫色、除濁能力，使臭氧接觸氧化生物活性炭工藝流程出水濁度、色度均低于普通生物活性炭。

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