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催化臭氧化深度处理印染废水试验研究

时间:2017-5-22 14:25:00   来源:中国印染网   添加人:admin

  催化臭氧化深度处理印染废水试验研究王喜洋,张志峰(绍兴县江滨水处理有限公司,浙江绍兴312073)变化,其废水排放量和水质复杂程度也越大,这给已建废水处理工程增加了处理难度。本文对催化臭氧化技术深度处理印染废水进行了深入研究。首先通过对常规催化剂的优化,获得了催化效果较好的催化剂。在进水流量1m3 /h规模进行了中试,处理目标为COD <60mg/L,由此得到了臭氧的最优投加量为53ppm.对运行成本进行了估算,总的运行成本约为1.53元/吨。最后对中试存在的问题以及催化臭氧化技术大规模工程应用可能出现的问题进行了分析。

  刖言纺织染整行业排放的印染废水是中国工业重点污染源之。印染废水含有大量难生物降解的物质,其污染物浓度高(COD)、可生化性差、色度高,属于难处理的工业废水之一。近些年来,随着市场对印染产品需求的多样化,印染产品品种增多,产量加大,由于产品品种和产量的变化,其废水排放量和水质复杂程度也越大,这给已建废水处理工程增加基金项目:绍兴县印染产业集聚升级工程技术引导项目(Y201204)了处理难度,也对传统的污染治理达标排放技术提出了挑战1-3.目前国内大多采用的是以生化为主体的物化一生化组合方式,色度的去除一般以物化为主,有机物的去除则是以生物法为主。为了应对越来越复杂的印染废水及治理达到新的国家排放标准,必需对现有工艺进行提标改造或增加深度处理工艺。常见的深度处理工艺有芬顿法、生物滤池、臭氧氧化等。

  臭氧作为种清洁的强氧化剂,在水处理领域应用已经超过百年。随着应用的广泛和深入,人们认识到臭氧的氧化性具有一定的选择性,其氧化产物通常只能为小分子羧酸、酮和醛类物质,不能彻底去除水中的COD8-9.因此,人们对臭氧化水处理技术不断进行改良,提出了系列催化臭氧化技术以及臭氧化和其它水处理技术相结合的方法。常见的有碱催化臭氧化、光催化臭氧化、金属催化臭氧化以及臭氧一生物活性炭等技术10-15.其中金属催化臭氧化是近十几年来发展起来的新型技术,其机理是通过金属催化剂促进臭氧分子分解,以产生羟基自由基等活性中间体来强化臭氧化,从而氧化或降解单独臭氧化很难完全氧化的难降解有绍兴县江滨水处理有限公司承担绍兴县印染集聚升级区所有工业废水的处理任务,根据浙江省经信委环发(2012)60号文要求,出水水质必须达到一级B标准,其中COD必须在60mg/L以下。本公司研究团队以多家印染企业生产废水的混合废水作为中试研究对象,对COD约为100mg/L的生化处理出水采用活性炭负载金属氧化物作为催化剂催化臭氧化技术进行深度处理。整个,生化系统终沉池出水自流进入集氧化塔,臭氧来自于氧气源臭氧发生器,臭氧的投加水箱,再泵入快速滤池,快速滤池的作用是除去水中方式为水射器投加。

  的SS,防止较多的SS进入催化氧化塔而将催化填1.2深度处理中试设备(见表1)料堵死。快速滤池出水流入中间水箱,再泵入催化表1,可以看出在有催化剂存在的情况下,COD去除率都有定的提高,尤其是优化后的催化剂,反应30min后COD去除率可达65%,优于活性炭的45%和MnO2/活性炭的53%以及单独臭氧的42%,优化后的催化剂的活性也能长时间保持在较高的水平,重复使用五次之后仍保持60%的去除率,同时也排除了COD的去除是由于催化剂的吸附作用的可能(见、)。

  优化后的催化剂重复实验COD去除率(:25mg/min,催化剂用量为5根据催化塔的尺寸,计算得催化塔内催化剂的体积为2.2主要工艺参数的确定臭氧催化氧化反应速率较快,所以反应完成的时间一般比较短,30min基本可以完成反应,因此催化时间确定为30min.进水量为1m3/h的情况下,则0.44m3,为确保催化反应完全,实际填充1m3.快速滤池进水流量2m3/h,间歇式运行。反洗频率为每运行12h反洗一次,每次反洗步骤为水冲洗2 min、气冲洗5min、气水混合冲洗5min、水冲洗2.3臭氧投加量的优化表2臭氧投加量优化数据运行时间(天)臭氧投加量2.4稳定运行阶段在确定了臭氧最佳投加量后,维持此投加量进行了稳定运行实验,以验证该技术工艺的可靠性。

  进出水水质监测系统刚开始运行时,确定一个相对较高的臭氧投加量,出水稳定后,小幅度调整优化臭氧投加量,最终确定一个最优投加量。从表2可以看出,臭氧投加量从78ppm不断降低至53ppm,出水COD均值略有上升,但一直稳定保持在60mg/L以下;当臭氧投加量调整至45ppm时,出水COD值已高于60mg/L,超出了本中试实验的要求。因此可以确定,臭氧投加量53ppm是最优投加量。

  表3(天)进水出水进水出水进水出水进水出水从表3可以看出,该催化臭氧化深度处理工艺可以持续稳定运行,出水水质指标可达到级B标准,尤其是针对印染废水色度大的问题,本工艺可以完全可以将色度降低到标准以下。因此,本次中试基本达到了设计目的,实现废水的达标处理排放或中水回用。

  3直接运行费用分析根据当地实际情况以及有可能的工程运行情况,对运行成本进行估算。运行费用分析采用24h/d计算,电费以0. h计,臭氧浓度以5%wt计,氧气价格以0.8元/kg计。

  3.1电费水的运行费用:8. =0.258元/吨水;氧化塔进水泵功率为0.55kW,额定流量为3.5m3/h,换算成1m3/h流量的运行费用为:0.55kWx 0.7元/kWh/3.5=0.11元/吨水;53ppm臭氧投加量时臭氧发生器功率为0.45kW,运行费用为:0. 3.2氧气费用由此可得,用此深度处理工艺处理废水的运行成本大约为每吨水1.53元。但随着产业技术水平的提高,目前工业应用上大规模的臭氧发生器的臭氧浓度可以达到8%~10%(wt%);若臭氧浓度达到10%(wt%),则表4中的氧气费用可减半。

  另外工业大规模用氧宜采用现场制氧,其制氧成本比液氧低30% ~50%,但同时需增加制氧设备投资。

  表4运行费用汇总表项目费用(元/吨水)快速滤池部分电费氧化塔进水部分臭氧发生器部分氧气合计4结论采用催化臭氧化对印染废水经生化处理后进行深度处理进行中试,实验结果表明:催化臭氧化深度处理技术是一项可以考虑的废水深度处理技术。

  催化臭氧化不产生污泥等二次污染的问题,是项清洁的水处理技术,但是距离大规模应用还需要考虑许多问题:第臭氧的不稳定性。第二,投资成本问题。第三,安全问题。第四,催化臭氧化的效率问题。催化臭氧化的处理效率虽然已经比较高,但是否还存在着改良工艺,能更加提高处理效率,比如多种催化臭氧化、催化臭氧化后接生物活性炭等技术。

  催化臭氧化技术体现了在水处理领域的优越性,但也存在许多制约因素限制了它的广泛应用,特别是大规模工程上的应用。当越来越多的科技工作者和工程人员对这项技术的深入研究和实践应用,不断完善和改进,催化臭氧化将会得到应用。