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1、臭氧_曝气生物滤池处理港口化学品洗舱废水 第32卷第10期第10期2009年10月 Science&Technology Vol.32No.10 Oct.2009 臭氧曝气生物滤池处理港口化学品洗舱废水 丛丛,汪晓军 （华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州510006） 摘要：采用臭氧曝气生物滤池工艺对广东某港口化学品废水进行处理。针对此类废水COD高、水质变化大、成分复杂的特点,探臭氧投加量和催化剂等因素对臭氧氧化的影响，臭氧对废水可生化性的改善情况、不同曝气生物滤池停留时间对废讨了废水的初始pH、 水COD去除率的影响。试验结果表明：进水化学需氧量(COD)约1700mg/L，
2、在臭氧投加量538716mg/L，BAF水力停留时间30h的情况处理后废水达到排放城市污水处理厂的废水接纳标准。下，经组合工艺处理后出水COD低于250mg/L， 关键词：臭氧；曝气生物滤池；可生化性；港口化学品废水中图分类号：X703 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-6504.2009.10.033 文章编号：1003-6504(2009)10-0141-04 CabinWashingWastewaterTreatmentofPortChemicalsby BiologicalAeratedFilterafterOzonationOxidation CONGC
3、ong,WANGXiao-jun （SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510006,China） Abstract：Ozonizing-biologicalaeratedfilter(BAF)processwasusedtotreatportchemicalscabinwashingwastewater.BasedonpropertiesofportchemicalscabinwashingwastewaterwithhighCOD,variablequali
4、tyandcomplicatedcomposition,initialpH,dosageofozoneandcatalyzeronCODremovalefficiency,biodegradationabilityofwastewaterandeffectofhydraulicretentiontime(HRT)ofBAFwereinvestigated.ResultsshowedthatundertheconditionsofinfluentCODabout1,700mg/L,dosageofozone538716mg/LandHRTofBAF30h,effluentCODwaslessth
5、an250mg/L,withthetreatedwastewatersatisfactorytothereceivingstandardofurbanwastewatertreatmentplant.Keywords：ozone;biologicalaeratedfilter;biodegradationability;wastewaterofportchemicals 港口化学品洗舱废水指散装液体化学品运输船 需要清洗或更换货种时产生的污水(如洗舱、洗罐等)。该污水不仅含有难以生化处理的化学品物质，如苯乙烯、丙烯腈、甲醛、清洗船舱所用的清洗剂，而且由于散化专用码头间歇作用、污染物品种繁多等使
6、废水量及浓度，污染物的种类具有多变性和随机性。一般认为这是一类处理难度较大的废水。国际海事组织(IMO)对港口化学品废水的接收和处理设施做出了规定。因此研究港口化学品废水的处理不仅是环境保护的需要，也是国际公约的要求。 臭氧作为一种清洁的强氧化剂，对废水中的COD、色度去除能力比较强,特别是在某些催化剂如H2O2、MnO2等作用下尤其明显1。曝气生物滤池技术是在预处理强化的基础上，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢作 收稿日期：2008-05-13；修回20080801 基金项目：广东省海事局项目资助（G01-D8063140） 生物凝聚作用、物理过滤作用及生物膜
7、和填料的用、 物理吸附作用以及反应器内食物链的分级捕食作用，实现污染物在同一单元反应器内得到去除。曝气生物）具有比表面积大、有机负荷高，工艺简单，滤池（BAF过滤作用好及易于反冲洗等特点。本实验采用臭氧和曝气生物滤池的结合工艺，研究一种有效、经济的处理港口化学品洗舱废水的方法，对此类废水处理具有重要的意义。1实验装置和方法1.1废水来源与水质 广东某化学品港口洗舱与储罐清洗废水，成分极为复杂，生物毒性大。由于储罐数量多，产品多样，包含汽油、柴油、苯酚、甲苯、甲醛、脂肪醇甲脂（生物柴油）、异辛醇、醋酸乙烯醇（VAM）、润滑油等化工用品， 作者简介：丛丛（1985），女，工学学士，主要研究方向为水
8、污染控制（,手机）15902098877（电子信箱）；*通讯作者,工学博） 142 且在清洗的过程中需要添加清洗剂等化学药品，污水的化学需氧量（COD）在20003500mg/L，经过隔油气浮处理后，COD在1700mg/L左右，pH介于6.512.5间，废水有机物浓度高，刺激性气味大。另外，由于清 时间、用水量等都带有随机性，因此该洗储罐的品种、 类废水的水质水量波动较大。1.2实验装置 实验装置分为两部分，第一部分是臭氧催化氧化装置，工艺流程如图1所示。臭氧O3发生装置为OZ-它是以空气为气源，臭氧产生量为3G型臭氧发生器，3g/h。 2实验结果与讨论 第32卷 2.1臭氧催化氧化过程 2
9、.1.1臭氧投加量对废水COD去除率的影响 通入的在臭氧反应器中加入过滤后废水400mL， 反应30min，每隔2.5min取样进行臭氧流量为3g/h， 检测，测定在不同臭氧投加量下的COD去除效果，实验结果如图3所示。 臭氧接触反应实验装置中处理的水样为400mL，残留的O3用玻璃吸收瓶（内装20%碘化钾溶液）吸收。 实验装置的第二部分为曝气生物滤池装置，工艺 曝气生物滤池反应器为PVC柱，直流程如图2所示， 径10cm，有效高度1.4m，生物填料选用25mm粒径的球形陶粒。曝气生物滤池气水比为51。 废水先经过臭氧氧化后，进入曝气生物滤池进行生化处理。 1.3分析方法和依据 废水的pH、C
10、OD的检测均参照标准检测分析方法2，臭氧浓度的测量采用碘量法3,气相臭氧浓度用碘量法测定2,溶解性臭氧利用靛蓝法测定4。 臭氧投加量的改变随臭氧曝气时间的改变而确定 。 由图3可知，当臭氧投加量为0538mg/L时,随着臭氧投加量的增加,处理后废水的COD去除率迅速增加,这是因为当臭氧浓度较低时，迅速与废水中的有机物发生反应。当臭氧投加量在538716mg/L时，废水的COD去除率曲线趋于平缓，去除率变化不大，当臭氧投加量进一步增加到716mg/L时,处理后废水的COD去除率有所降低。这是因为随着臭氧投加量的增加,臭氧对废水中有机物的降解作用加快，废水中容易被氧化的污染物已经被臭氧氧化为二氧化
11、碳、水或其他小分子物质,COD去除率不断提高。当臭氧投加量增加到一定的量时,废水中原来难以被氧化的有机物经臭氧氧化断裂成更小的分子中间产 使得处物，这些中间产物可以表现为COD的有机物， 理后废水的COD升高，表现为COD去除率有所降 另外，臭氧在废水中的浓度升高达到饱和，此时低5-6。 臭氧的利用率也较开始时有所下降，这样是导致加大臭氧投加量到一定程度后COD去除率变化不大的原因。 2.1.2催化剂对臭氧催化氧化效果的比较 调节废水pH为7.0，在臭氧反应器中加入废水400mL，通入的臭氧流量为3g/h，反应30min，分别在废水中加入40mg高锰酸钾粉末,40mg二氧化锰粉末和30%的过氧
12、化氢1.67mL，每隔2.5min取样进行检测，测定在不同催化剂影响下，废水的COD去除效果，结果如图4所示。 实验表明，在O3/H2O2、O3/Mn()的联合作用COD去除率提高至36%左右，比单独臭氧氧化作下， 用有明显的提升。在臭氧催化氧化反应系统中,OH 第10期丛丛,等臭氧曝气生物滤池处理港口化学品洗舱废水 143 的生成途径首先是通过催化剂引发臭氧在水中分解,然后经过一系列自由基链式反应最终生成OH。可见,水中剩余臭氧的变化情况也可以作为判定反应,是否遵循自由基反应机理间接依据,与单纯臭氧化相比,向反应系统中投加H2O2和Mn()都加速了臭氧在水中的分解速度,降低了水中剩余臭氧的浓
13、度,在O3/Mn()反应系统中，臭氧分解生成氧化O3/H2O2、 能力更强的中间产物，进一步降解废水COD。其中采 用O3/H2O2工艺去除水中有机物时,催化剂H2O2的投量存在着最佳值,即通常所称的H2O2与臭氧的最优摩尔比.从理论上推算,由于在O3/H2O2系统中产生OH的总反应方程式为: 2O3+H2O22OH+3O2 因此,试验我们是按照最优摩尔比0.5投加过氧化氢7-8。 由图4可知，经过高锰酸钾作用，臭氧氧化对COD的去除率提高到39.2%，说明高锰酸钾对此类废水有较好的去除作用。高锰酸钾对水中有机污染物的作用机理较复杂，一方面是直接氧化作用，另一方面包括二氧化锰对有机污染物的吸附
14、与催化作用,同时还有介稳状态的中间产物的氧化作用9。2.2臭氧-曝气生物滤池工艺处理废水的效果2.2.1臭氧氧化处理对废水可生化性的改善 一般情况下，臭氧氧化能改变难生物降解化合物的结构，使之断裂成更小的分子的中间产物，使其容易被微生物降解，提高生化处理的去除效率10。本实验对经臭氧氧化的废水的可生化性进行研究，臭氧氧化前后的COD生物降解曲线实验结果如图5所示。实验结果说明，经过催化臭氧氧化后，废水的可生化性得到明显改善。不但适应期明显缩短，而且其（CODB为可生最终CODB/COD由0.49上升到0.88物降解的COD），根据CODB与BOD5的换算关系11，生化降解性大大提高。BOD5/
15、COD由0.29升为0.53， 2.2.2不同曝气生物滤池停留时间的影响 采用臭氧-曝气生物滤池工艺对废水进行处理，废水先经过臭氧氧化，再通入曝气生物滤池，改变曝气生物滤池的水力停留时间(HRT)分别为20h，25h，30h，研究不同水力停留时间对废水COD去除效果的影响，结果如图6所示。 由图6可知，当水力停留时间较短时，曝气生物滤池中的微生物与废水中的污染物没有完全反应，有机物去除效果较差，但是当水力停留时间过长又会较大幅度增加废水处理的运行成本，且处理效率太低。如图6所示，当HRT从25h增加到30h时，曝气生物滤池平均COD去除率从60%增加到88%，当水力停留时间在30h以上，出水的
16、COD可稳定在250mg/L以下。3 结论 （1）随着臭氧投加量的增加，废水的COD去除率增加，当投加量达到一定量时，废水的COD去除率趋于平稳。 （2）单独臭氧氧化对此种废水COD的最高去除率仅为18%。催化臭氧化水中溶解臭氧浓度高于单独臭氧，且波动较小，有利于对污染物质的氧化降解，加入高锰酸钾，二氧化锰，过氧化氢作为催化剂时，臭氧氧化此种废水的最高去除率为36%39%。 （3）臭氧对后续曝气生物滤池生化处理具有很好的预氧化作用，单独曝气生物滤池深度处理的COD去除率为49%；通过投加臭氧进行预处理，曝气生物滤池BAF处理的COD去除率达到88% 。 144 （4）臭氧曝气生物滤池组合工艺对
17、港口化学品废水进行处理，臭氧投加量为716mg/L，曝气生物滤 气水比51，可将进水为1700mg/L池停留时间30h， 的港口化学品废水降解到出水COD低于250mg/L，处理后废水达到排放城市污水处理厂的废水接纳标准。 参考文献 1陈琳,刘国光,吕文英.臭氧氧化技术发展前瞻J.环境科学 与技术,2004,(8):114-115. ChenLin,LiuGuo-guang,LvWen-ying.ProspectiveofozoneoxidationtechnologyJ.EnvironmentalScience&Technology,2004,（8）:114-115.(inChine
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