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臭氧與生物處理的結(jié)合是臭氧應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域最重要的方式。這種工藝組合的協(xié)同作用可以通過提高它們的可生物降解性將難降解及抑制性化合物或中間產(chǎn)物氧化。焦化廢水尾水（經(jīng)過預(yù)處理和生化處理）中含有大量難降解有機(jī)物，常規(guī)的物化、生物方法很難將出水有機(jī)物降低到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。本文以南京某焦化廢水處理廠生化處理后尾水為研究對象，通過中試試驗(yàn)考察了Ozone-Bio-Ozone（臭氧-生物-臭氧）工藝深度處理焦化廢水的效果和可行性。
焦化廢水是一種典型的高濃度難降解有機(jī)廢水，經(jīng)過預(yù)處理及二級生化處理后，水中的酚、氰、油、BOD5等物質(zhì)能夠得到有效地去除，而對一些難降解有機(jī)物的去除效果不佳，這些殘留的有機(jī)污染物主要包括長鏈烴、苯系物、間甲苯酚、雜環(huán)化合物、胺類等難降解有機(jī)物，大多數(shù)為對生物有抑制、對環(huán)境有持久性危害的有機(jī)污染物，直接排放則對環(huán)境造成潛在危害。另外，經(jīng)過生物處理后的焦化廢水可生化性和酶活性都比較差，難以生物降解。因此，焦化廢水尾水的綠色深度處理是一個(gè)亟待解決的課題。
近年來，國內(nèi)外的水專家在焦化廢水尾水深度處理技術(shù)領(lǐng)域的研究方面非常活躍，開發(fā)出了許多有效的焦化廢水尾水的深度處理方法，如化學(xué)氧化法、折點(diǎn)加氯法、吸附過濾法、混凝沉淀法等。
隨著國家排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)深度處理工藝很難滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)，且這些工藝還存在著操作復(fù)雜、加藥量大、產(chǎn)物較多，容易造成二次污染等問題。隨著人們環(huán)保觀念的加強(qiáng)，更多的環(huán)保公司把研究方向放在了一些綠色氧化劑上，如一些過氧化物和高鐵酸鹽等，但是研究的結(jié)果也凸顯了一些問題的存在，像處理效率不高，反應(yīng)條件復(fù)雜和反應(yīng)時(shí)間長等。對于難生物降解的廢水，臭氧及其衍生高級氧化技術(shù)（AdvancedOxidationProcesses，AOPs）顯示了獨(dú)特的優(yōu)勢。關(guān)于臭氧在廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用，如何使用氧化劑有很多的觀點(diǎn)。不過，考慮到各方面的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性，最重要的方法是臭氧與生物處理組合工藝的應(yīng)用。通過這種方法，即使是高污染的廢水，如垃圾滲濾液或高負(fù)荷工業(yè)生產(chǎn)污水也可被凈化。由于生產(chǎn)臭氧成本相對較高，而生物處理方法成本要低得多，在1992年底，首次出現(xiàn)了“生物前處理-臭氧-生物后處理（Bio-Ozone-Bio）”組合應(yīng)用。
一般來說，二級出水含有不可進(jìn)一步生物降解的化合物，可以通過臭氧處理成功的延續(xù)這個(gè)廢水處理工藝。一個(gè)高級進(jìn)步的生物處理步驟取決于是否通過合適的臭氧投加劑量提高了生物可降解性。這一應(yīng)用可將中間化合物“局部氧化”或“斷裂”。這個(gè)臭氧化工藝類似于一個(gè)臭氧-生物方法（Ozone-Bio）的多步驟工藝，并遵循“盡可能低的部分氧化和盡可能高的生物氧化”原則，降低臭氧消耗，因此為更經(jīng)濟(jì)的工藝。
基于綠色處理工藝和經(jīng)濟(jì)成本雙重考慮，本試驗(yàn)以經(jīng)過“A2/O”處理的焦化廢水為對象，進(jìn)行了“Ozone-Bio-Ozone”三段式臭氧氧化和生化組合工藝焦化廢水生化處理后尾水進(jìn)行深度處理的效果和可行性研究。
圖試驗(yàn)取樣照片：①為南京某焦化污水處理廠二沉池出水（即中試試驗(yàn)進(jìn)水），②為經(jīng)過“Ozone-BAF-Ozone”組合工藝處理后出水
賽萊默（中國）對南京某焦化污水尾水中試項(xiàng)目介紹
項(xiàng)目簡介
此次試驗(yàn)的南京某焦化污水廠采用的”A2/O”傳統(tǒng)工藝法對焦化廢水進(jìn)行前處理，處理后的出水COD值為130~300mg/L，尾水處理采用的是混凝沉淀法，無法滿足國家煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB16171-2012一級排放標(biāo)準(zhǔn)（COD≤80mg/L）。從該廠混凝沉淀段運(yùn)行情況來看，存在著一些問題，如需投加大量的化學(xué)藥劑，易造成二次污染，且后續(xù)污泥產(chǎn)量較大，耐沖擊負(fù)荷能力較差，出水狀況不穩(wěn)定等。
試驗(yàn)裝置與操作
中試工藝流程為：進(jìn)水（取自二沉池）→1#臭氧設(shè)備→BAF→2#臭氧設(shè)備→排水。
臭氧氧化裝置采用的是賽萊默（Xylem）公司品牌威德高（WEDECO）GSO30臭氧發(fā)生器，主要由臭氧反應(yīng)罐和臭氧發(fā)生器組成。臭氧反應(yīng)罐容量為250L，臭氧發(fā)生器額定產(chǎn)氣量為60g/h，自帶3臺制氧機(jī)提供所需氧源，氧氣濃度為99.5％。臭氧產(chǎn)氣量可通過改變臭氧發(fā)生器功率來進(jìn)行調(diào)節(jié)，產(chǎn)生的臭氧通過反應(yīng)罐下部的進(jìn)氣口進(jìn)入到反應(yīng)罐里面，臭氧在通過濾頭時(shí)被切割成小氣泡，并在上升過程中與廢水發(fā)生氧化反應(yīng)，尾氣由設(shè)備自帶臭氧破壞器進(jìn)行收集處理。
曝氣生物濾池（BAF）裝置為賽萊默（Xylem）公司品牌Leopold上流式BAF柱，濾柱過濾面積約0.37m2，內(nèi)部濾料分為兩層，底層采用尺寸為3~19mm的礫石作為承托層，上層采用尺寸為1.9~3.35mm的石英砂作為填料層，曝氣采用Leopold高效曝氣濾磚。試驗(yàn)中先將經(jīng)過臭氧氧化后的廢水經(jīng)過一個(gè)中間水罐，讓水中殘留的臭氧充分分解，再把廢水加入BAF柱中，采用間歇方式進(jìn)行曝氣生物濾池生化試驗(yàn)，隔一段時(shí)間采樣測定。
試驗(yàn)設(shè)計(jì)水處理量為24m3/d。
“Ozone-BAF-Ozone”試驗(yàn)COD降解曲線圖
分析方法
廢水的COD檢測采用的是賽萊默（Xylem）公司W(wǎng)TWCOD快速檢測儀。
結(jié)果分析
試驗(yàn)共運(yùn)行150天，其中設(shè)備安裝及調(diào)試運(yùn)行時(shí)間為30天，試驗(yàn)正常運(yùn)行及試驗(yàn)條件優(yōu)化時(shí)間公用約120天。由試驗(yàn)結(jié)果可知，利用Ozone-BAF-Ozone（臭氧+曝氣生物濾池+臭氧）三段處理工藝技術(shù)，可將COD小于300mg/L的焦化廢水尾水降解至COD小于80mg/L，兩段臭氧工藝中的臭氧投加總量為≤150mg/L。試驗(yàn)取樣照片見圖2。
試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，在進(jìn)水COD為266mg/L時(shí)，當(dāng)前段（1#）臭氧投加量為100mg/L，“Ozone-BAF”兩段工藝可將COD降解到136mg/L，降解率為48.87%；第三段Ozone試驗(yàn)中，在后段（2#）臭氧投加量50mg/L時(shí)，可將BAF出水COD降解到66mg/L，此時(shí)的COD降解率為75.2%，出水滿足國家煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB16171-2012一級排放標(biāo)準(zhǔn)COD≤80mg/L的要求。
與該廠采用的混凝沉淀法深度處理焦化廢水尾水工藝相比較，“Ozone-BAF-Ozone”工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：
“Ozone-BAF-Ozone”工藝為綠色處理工藝，反應(yīng)后生成物為O2和H2O，不會產(chǎn)生二次污染，無沉淀物生成，可以大大減少污泥產(chǎn)量；
“Ozone-BAF-Ozone”操作費(fèi)用大大減少，其噸水處理費(fèi)用是既有混凝沉淀深度處理工藝的50%以下；
“Ozone-BAF-Ozone”工藝對尾水難降解COD和色度有著很好的處理效果，可以保證出水COD小于80mg/L，滿足國家新的焦化廢水排放標(biāo)準(zhǔn)；
“Ozone-BAF-Ozone”工藝耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，可以保證出水的穩(wěn)定性。
小結(jié)
隨著國家對于焦化污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求的日趨嚴(yán)格，新的排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施日期的日益臨近，許多焦化污水處理廠面臨著升級改造的技術(shù)難題，基于此，賽萊默（Xylem）進(jìn)行了這次針對焦化廢水難降解尾水的中試試驗(yàn)研究，試驗(yàn)證明，“Ozone-BAF-Ozone”工藝不但可以滿足國家新排放標(biāo)準(zhǔn)COD小于80mg/L的要求，同時(shí)可以大大減少化學(xué)藥劑的投加量和剩余污泥的產(chǎn)量，進(jìn)而減少運(yùn)行操作費(fèi)用，可以作為現(xiàn)有焦化污水處理廠升級改造及新建焦化污水處理廠深度處理部分的優(yōu)先選擇方案。
