臭氧催化氧化处理化工污水行业应用

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[内容摘要] 采用絮凝沉淀—微电解催化反应—中和沉淀—臭氧催化氧化处理MBS装置化工污水。介绍了工艺流程、工艺原理及主要参数。该工艺具有运行稳定，处理效果好，操作管理简单等特点。

[关 键 词] 微电解催化反应； 微电流； 臭氧催化氧化； 羟基自由基

随着精细化工行业的发展，其生产过程排放的高浓度、难降解有机废水越来越多，对人们赖以生存的环境造成了严重污染。采用常规污水处理技术如混凝沉淀、生化反应、吸附分离等技术，处理效果均不理想。这主要是由于这类污水具有污染物浓度高、结构复杂、化学性质稳定、难于生化降解等特点。对于此类污水目前国、内外大多采用催化氧化处理技术。

1设计水量、水质

1.1设计水量

根据MBS装置的生产能力及其远期发展规划，设计规模按240m3/d考虑。

1.2设计进水、出水水质

MBS装置所产生废水中主要含有钾盐、钠盐、硫酸盐、碳酸盐、C18烃类物质 、微量的丁二烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯及其共聚物。

具体水质详见表-1

               MBS装置污水水质              表1

2工艺流程

经分析MBS装置污水水质具有如下特点：污染物浓度高、成分复杂、水质随生产状况变化大、污水可生化性差（BOD/COD=0.17）等。根据MBS装置污水的特点及天大天久科技股份有限公司的小试报告，本工程采用絮凝沉淀—微电解催化反应—中和沉淀—臭氧催化氧化处理工艺。

2.1工艺原理的几点说明

（1）微电解催化反应

将铁骨架载以特种催化剂与活性炭按比例1:1搅拌均匀装入微电解催化反应池。当污水进入反应池，在酸性条件下对污水进行曝气，反应池内就会形成无数个微小的原电池，铁为阳极，碳为阴极，产生的微电解反应如下：

  阳极：Fe－2e            Fe2+

  阴极：2H++ 2e           H2   

在有O2时：

   O2+ 4H + 4e       2H2O

O2+ 2H2O + 4e       4OH—

电极反应产物具有很高的化学活性，在偏酸性的溶液中，电极反应产生的新生态氢结合微电流的作用可将废水中的有机物还原，将高分子长链化合物变为小分子化合物，提高污水的可生化性，同时生成氢氧化铁絮状物对有机物有较强的絮凝作用，经中和沉淀后，原水的COD去除率可达65%。

（2）臭氧催化氧化

臭氧是一种强氧化剂，但氧化反应具有选择性，处理化学结构十分稳定的难降解有机污染物时，效果并不理想。臭氧催化氧化利用臭氧在催化剂的作用下产生羟基自由基—·OH，羟基自由基具有比臭氧分子更强的氧化能力，且反应无选择性，可快速氧化分解污水中大量有机污染物。臭氧催化氧化反应在臭氧催化氧化塔内完成，氧化塔内设多孔钛板为曝气板，利用波纹板填料增加气液接触面积，特种催化剂安装在其中。臭氧耗量为1kg/h，臭氧浓度为100~150mg/L。

3 主要构筑物及设备

3.1调节池

调节池采用钢筋混凝土结构，共1座。分为2个廊道，廊道宽2.5m，廊道长14.2m，HRT=10h。

调节池内设穿孔管进行空气搅拌以防沉淀。调节池设自吸式污水泵二台(一开一备)，单台性能参数：Q=10m3/h、H=20m。

3.2絮凝沉淀池

初沉池采用钢结构竖流式斜板沉淀池，共2座。表面负荷为1.5m3/m2·h，停留时间为2h。

3.3微电解催化反应池

微电解催化反应池采用钢筋混凝土结构，池内壁防腐，共一座，分三格，尺寸为8.1×5.0×4.5m，HRT=6~8h。

微电解催化反应池内设铁碳催化剂，池底设微孔曝气器，反应中进行鼓风曝气，微电解催化反应池分三格交替运行。

3.4中和曝气反应池

中和曝气反应池采用钢结构，池内壁防腐，共1座。水池尺3.8×2.5×4.8m，反应池设自吸式污水泵二台(一开一备)，单台性能参数：Q=10m3/h、H=20m。

3.5二沉池

二沉池采用钢结构竖流式斜板沉淀池，共2座。表面负荷为1.5m3/m2·h，停留时间为2h。

3.6臭氧催化氧化塔

二沉池出水，经污水泵提升进入催化氧化塔，设污水泵二台（一开一备），单台性能参数：Q=10m3/h、H=20m、P=3kW。催化氧化塔采用不锈钢材质，共一台，结构尺寸φ1.6×6.7m，反应时间为45~60min。催化氧化塔内设催化剂，在反应中通入臭氧进行催化氧化反应，在反应中臭氧需用量为1Kg/h。

3.7鼓风机房

鼓风机房主要向调节池、微电解催化反应池、中和反应池供气。设罗茨鼓风机二台（一开一备），单台性能参数：Q=7.23m3/min。鼓风机房平面尺寸为6.0× 4.0m。

3.8臭氧发生器室

臭氧发生器室主要向催化氧化塔提供臭氧。设一套臭氧发生装置，主要设备包括冷干机、吸干机、换热器、放电室等。臭氧产量为1Kg/h，臭氧含量为100~150mg/L。臭氧发生器室平面尺寸: 6.0 ×5.0m。

3.9污泥浓缩池

絮凝沉淀池及二沉池产生的污泥均送至污泥浓缩池，污泥浓缩池采用钢结构竖流式浓缩池，共2座，单座浓缩池直径φ2.2m，HRT= 15hr。

浓缩后的污泥采用板框压滤机进行机械脱水，设板框压滤机一台，过滤面积50m2，过滤周期4-5hr，脱水污泥含水率70-80%。

板框压滤机配套污泥泵二台（一开一备），单台性能参数：Q=5m3/h、H=0.4MPa。

4 结语

（1）絮凝沉淀—微电解催化反应—中和沉淀—臭氧催化氧化处理工艺处理化工污水，COD去除率可达85%以上，运行稳定，处理效果好，该工艺采用的铁碳填料，具有使用寿命长，成本低廉，操作维护方便等特点。

（2）以臭氧催化氧化为核心的污水处理技术，对于精细化工污水处理站具有一定的实用性和经济性，开发普通高效催化剂是降低催化氧化法处理精细化工污水运行成本的核心手段，我们相信随着高效催化剂的不断开发，臭氧催化氧化法处理精细化工污水将具有良好的发展前景。