后臭氧高級氧化對制革廢水處理工藝增效的應用

莊建成

（三達膜環(huán)境技術(shù)股份有限公司廈門集美分公司，福建 廈門 361000）

1 污水處理廠現(xiàn)狀

1.1 項目概況

宿松臨江產(chǎn)業(yè)園東南區(qū)復興污水處理廠于2017年10月建成并通過項目環(huán)保竣工驗收后投入運行。設計處理規(guī)模衛(wèi)2萬噸/天，考慮到園區(qū)水量較少，所以提標需分階段進行，一期提標處理規(guī)模為5 000噸/天，于2020年4月提標改造完成，設計經(jīng)處理后的出水水質(zhì)達到國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB 18918-2002）》一級A標準，處理后的尾水排入長江。

1.2 處理工藝

污水處理廠主體工藝為“除硬度沉淀池+臭氧預氧化+調(diào)節(jié)池+AO-AO-MBR膜+消毒工藝”。污水處理廠進水成分復雜，在臭氧催化塔中，部分有毒有害物質(zhì)得到降解，難降解的大分子有機物被氧化成易降解生化的小分子物質(zhì)，從而提高了廢水的可生化性[1]。

1.3 存在的問題

由于廢水以園區(qū)內(nèi)部經(jīng)預處理后的皮革廢水為主，CODCr含量高，BOD5含量低，B/C小于0.2，并且進水的氯離子含量較高，較高濃度的氯離子會抑制菌膠團微生物的生長，因而影響了生物法處理廢水的效率。即使采用“除硬度沉淀池+臭氧預氧化+調(diào)節(jié)池+AO-AO-MBR膜+消毒工藝”處理后，出水的CODCr、色度還是存在季節(jié)性波動，主要是冬天存在波動性問題[2]。

1.4 解決思路

針對該污水處理廠廢水的特點和處理工藝中存在的季節(jié)性波動問題，擬對現(xiàn)有工藝進行改進。因常規(guī)工藝對于難降解的CODCr和色度的去除效果一般，故可以采用深度處理技術(shù)直接對生化出水進行深度處理，以去除污水中的CODCr并進行脫色，使其能夠達標排放。

臭氧是一種極強的氧化劑，很容易氧化廢水中的大部分有機物，本文僅對臭氧催化氧化進行深入探討。臭氧作為高級氧化技術(shù)在工業(yè)廢水的預處理上包括前置預處理和后置深度處理，前置預處理主要是提高廢水的可生化性，而后置深度處理主要是對經(jīng)過生化處理后難降解的少量有機物進一步催化氧化，從而達到去除的目的，而后置深度處理在廢水深度處理上應用得較 少[3]。

考慮到運行成本，選擇臭氧催化氧化法作為MBR膜出水深度處理技術(shù)，可以先通過現(xiàn)場中試模擬實驗，論證該深度處理工藝的可行性。

2 試驗材料和方法

2.1 中試裝置

中試裝置由兩部分組成，臭氧裝置系統(tǒng)及臭氧冷卻系統(tǒng)。中試裝置安裝在污水處理廠的MBR膜池附近，MBR膜出水經(jīng)計量泵抽升至臭氧裝置系統(tǒng)，觀察中試設備對MBR膜出水CODCr和色度的降解效果。

2.2 試驗方法

（1）根據(jù)設計的解決思路，安裝好中試裝置設備，實驗方案采用MBR膜出水作為中試臭氧系統(tǒng)進水。

（2）固定進水流速，分別采用臭氧濃度為20 mg/L、40 mg/L、60 mg/L、80 mg/L、100 mg/L投加方案，氧化停留時間為2 h，連續(xù)進水，取混合樣檢測出水CODCr和色度指標，最終確定最佳臭氧投加量。

2.2 試驗結(jié)果

（1）中試試驗是2021年3月5日開始設備安裝，到3月11日設備運行穩(wěn)定后，3月12號開始分別采用臭氧濃度為20 mg/L、40 mg/L、60 mg/L、80 mg/L、100 mg/L進行投加，開始連續(xù)運行7天，取混合樣進行化驗室監(jiān)測，分析出水CODCr平均值分別是62 mg/L、54 mg/L、47 mg/L、36 mg/L、34 mg/L、32 mg/L，出水色度（倍）平均值分別為29、12、4、2、2、2。

（2）綜合考慮出水情況及運行成本，確定臭氧投加濃度在60 mg/L為宜，這樣能保證出水CODCr和色度均能穩(wěn)定達標排放，臭氧濃度過低或者過高會造成出水CODCr和色度不穩(wěn)定及運行成本高的現(xiàn)象。

3 工藝優(yōu)化概況

3.1 優(yōu)化規(guī)模

根據(jù)現(xiàn)場中試試驗可以看出，MBR膜出水只需增加一道臭氧高級氧化深度處理工藝，即可解決此問題。優(yōu)化規(guī)模根據(jù)現(xiàn)有提標規(guī)模，設計處理規(guī)模為5 000噸/天，新增構(gòu)筑物1座（鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)），舊池利舊改造，設計流量：Q=210 m3/h，主要尺寸：平面尺寸：18 m*9 m，池深：6.55 m，氧化停留時間：2.5 h，配套設施：尾氣處理系統(tǒng)一套。優(yōu)化后污水廠處理工藝變?yōu)椤俺捕瘸恋沓?前臭氧預氧化+AO-AO-MBR膜+后臭氧高級氧化”組合工藝。新增后臭氧高級氧化池于2021年3月底完成。

3.2 調(diào)試運行

污水處理廠后臭氧高級氧化工藝于2021年4月開始進水調(diào)試運行，在滿足所有設備能正常運行的條件下，控制進水流量約210 m3/ h，臭氧投加量約為60 mg/L，并連續(xù)運行，觀察出水水質(zhì)情況并連續(xù)取樣，監(jiān)測CODCr和色度。監(jiān)測出水水質(zhì)指標如表1所示。

表1 監(jiān)測出水水質(zhì)指標

3.3 新增費用

深度處理工藝新增的直接運行成本費用為電費，臭氧量按60 mg/L投加：

①噸水O3成本：噸水需0.06 kgO3，耗電：7.5 kW·h/ kgO3，每度電按0.8元計算，則噸水O3電費（元/m3）=0.06×0.8×7.5=0.36元；

②噸水O2成本：每產(chǎn)生1 kgO3需要8 m3O2，耗電：0.45 kW·h/m3O2，每度電按0.8元計算，則噸水O2電費（元/ m3）=0.06×8×0.45×0.8=0.173元；

綜上所述，深度處理工藝噸水處理新增電費（①+②）=0.533元/m3（不計人工費用、設備維修費及設備折舊費）。

4 結(jié)論

本研究采用后臭氧高級氧化對制革園區(qū)污水處理廠MBR膜出水進行深度處理，后臭氧高級氧化工藝臭氧投加量控制在60 mg/L左右，出水CODCr的去除率達到30～40%，色度去除率達到90%以上，解決了出水CODCr和色度因季節(jié)導致波動的問題，出水的各項指標均達到排放標準。現(xiàn)場實際新增后臭氧高級氧化深度處理工藝，確定采用“除硬度沉淀池+前臭氧預氧化+AOAO-MBR膜+后臭氧高級氧化”組合工藝對制革綜合廢水進行處理是可行的。