曹春艳 李根锋 张玲凤

摘要：在实验室进行了混凝沉淀和臭氧氧化对出水COD、色度、TOC等的去除效果研究，得出两种深度处理方法对出水各项指标的去除均效果明显。

关键词：混凝沉淀；臭氧氧化；COD；色度； TOC

Abstract: in the lab for the coagulation precipitate and ozone oxidation of COD, chroma water, such as TOC removal efficiency of research, and concludes that the two kinds of deep processing methods of each index of water to remove all effect is obvious.

Keywords: coagulation precipitate; Ozone oxidation; COD; Chroma; TOC

中圖分类号：G424.31文献标识码：A 文章编号：

经济开发区污水处理厂位于城市污水处理厂南侧，占地110亩，主要担负经济开发区内的工业废水和生活污水的收集、处理任务。设计总规模日处理量为3万吨，其中一期工程日处理量为1万吨，总投资1.19亿元。采用“调节+初沉+厌氧水解+A/O(PACT)+二沉+混凝沉淀+臭氧氧化+过滤+消毒”工艺，出水水质执行一级A标准。

该工程主要接纳处理园区内的化工废水，而园区内化工废水存在以下特点：毒性大；可生化性差；污染物种类复杂、且多变；冲击负荷强等。废水进入污水厂集中处理，经过各个处理单元强化处理后，通过药物混凝沉淀再加以臭氧氧化对出水进行深度处理，不论对出水指标中的COD还是对其色度、总有机碳等的降解，在整个处理工艺流程中的去除效果起到了关键作用。

1混凝沉淀工艺深度处理污水厂二级出水的实验研究

1.1实验概况

为确定混凝剂与絮凝剂的最佳组合及投量,，选择水处理中的常用混凝剂：硫酸铝、聚合氯化铝( PAC)、硫酸亚铁、聚合硫酸铁( PFS)及高分子絮凝剂(阴离子PAM )，以该厂二级出水为处理对象，通过烧杯试验考察了不同混凝剂投加量、不同混凝剂与絮凝剂配比条件下的混凝效果。取500mL的烧杯, 装入300mL水样,试验所用二级出水水质见表1-1 选择无机混凝剂的投加量分别为10、20、30mg /L，PAM 的投加量分别为1、3、5mg/L, 投药后先快速混合5min(搅拌速度为120r/min), 再慢速搅拌15min(搅拌速度为60 r/min) , 最后静置沉淀15~20min, 取上清液进行各项水质指标的分析测定。

1.2 实验结果与分析

1.2.1 对色度的去除效果

单独投加无机盐混凝剂时, 不同投加量下经混凝、沉淀后出水中色度的变化情况如图1.1所示。

图1.1 不同个混凝投加量对出水色度的影响

由图可见, 采用铁盐(硫酸亚铁和PFS) 为混凝剂时, 混凝、沉淀后出水中的色度均有不同程度的提高,，提高程度与投加量基本呈线性关系。采用铝盐(硫酸铝和PAC )为混凝剂时，混凝后出水中的色度均有一定程度的下降，但在相同投量下，PAC 对色度的去除效果稍优于硫酸铝。铁盐混凝剂导致出水色度增高的原因在于快速混合和搅拌起到了强烈的充氧作用，大大加速了水中残留二价铁离子的氧化，从而使出水色度有所提高。由试验结果可知，铝盐混凝剂更有利于改善出水的色度。表1-2反应了在原水色度64的情况下，单独投加PAC及PAC与PAM 组合使用时, 混凝、沉淀后出水中色度的变化。两类无机混凝剂与PAM组合使用的试验结果表明，铁盐混凝剂与PAM 组合使用时，混凝、沉淀后出水的色度同样呈现出一定程度的增高现象。

表1-1单独投加PAC及PAC与PAM 组合使用时, 混凝、沉淀后出水中色度的变化

PAM

PAC 10 mg/L 20 mg/L 30 mg/L

0 mg/L 56 51 46

1 mg/L 43 47 41

3 mg/L 42 34 31

5 mg/L 43 32 25

由表1-1可见，当硫酸铝和PAM组合使用时，出水色度明显低于单独使用硫酸铝的，且随投量的增加，对色度的去除率提高，PAC和PAM的组合投量分别为(10mg /L+1mg/L )、(20mg/L+3mg/L)和(30mg/L+ 5mg/L)时，对色度的去除率分别为32.1%、46.9%和60.1%。另外，当PAC与硫酸铝组合使用时，也可获得较好的色度去除效果，当原水色度为52倍，PAC和PAM的组合投量分别为(10mg/L + 1mg/L )、(20mg /L+3mg/L)和(30mg/L+5mg/L)时, 混凝、沉淀对色度的去除率可达32. 2% ~60%。

1.2. 2 对SS的去除效果

试验结果表明，无论是投加铝盐混凝剂还是铁盐混凝剂，无论单独使用还是与PAM组合使用,经混凝、沉淀后，出水中的SS均有不同程度的增加。在对混凝和沉淀过程的观察中发现，混凝所产生的絮体均较为细小，其沉降速度较慢。因此，在实际工程中为确保出水SS达标，需谨慎设计沉淀分离工艺，其设计负荷应留有足够的余地。

1.2.3 出水COD的变化

单独投加无机盐混凝剂时，不同投加量下经混凝、沉淀后出水中的COD变化如图1.2。

图1.2 不同混凝剂及其投加量对出水COD的影响

图1.2表明，铁盐和铝盐混凝剂对COD均有一定的去除效果，总体上铁盐的处理效果略优于铝盐的。不同铁盐和铝盐投量下，混凝、沉淀对COD的去除率分别可达18.3% ~36%，效果最好的为PAC，效果最差为硫酸亚铁。在投加量超过30mg/L后，去除效率不明显。试验中发现，将PAC与PAM 组合使用且组合投量分别为30mg/L+3mg/L时, 混凝、沉淀对COD 的去除率为46% 和56%。

1.2.4 投加量对TP和TN去除

综合上述试验结果，可获得最佳混凝剂与絮凝剂的组合及其投量，即PAC和PAM组合使用，PAC + PAM 的组合投量为30mg/L+3mg /L。在该组合条件下混凝、沉淀对TP的去除率可达90%~95%，出水TP浓度可降至0.8~1.1mg /L; 混凝出水经过滤后，对TP的去除率可提高至92%~97%，出水TP浓度可降至0.02~ 0.08mg /L，但该组合条件下, 混凝、沉淀对TN几乎无去除效果。

1.3小结

采用混凝、沉淀工艺深度处理污水厂二级出水, 烧杯试验结果表明, 铝盐混凝剂与PAM组合使用时比铁盐类混凝剂与PAM 组合使用时的处理效果更好。当PAC+PAM的组合投量为30mg /L+3mg/L时混凝能取得较好效果。混凝处理后水中所形成的絮体较小, 难以沉降, 从而影响混凝、沉淀对SS的去除效果, 建议在实际工程中, 增设过滤单元, 以确保对各水质指标的有效去除。

2臭氧氧化深度处理二级出水的实验研究

2.1实验概况

2.1.1实验装置及流程

图2.1 臭氧氧化实验流程图

实验装置如图7.6所示。臭氧发生装置为CF - G - 3 - 010G型臭氧发生器;臭氧接触柱的直径为220 mm、高为3 m,底部安装钛曝气头;气源为空气。将二沉水加入到臭氧接触柱内;打开空压机和臭氧发生器,将空气压入臭氧发生器中,待臭氧气流稳定后,通入接触柱内,尾气排入装有KI溶液的水箱内,臭氧流量稳定在0. 4 m3 /h,通过调节放电电流来调节臭氧浓度。试验用臭氧浓度分别为7、10、12 mg/L。

2.1.2进水水质与分析方法

试验用水为新沂市经济开发区污水处理厂混凝池出水, 试验期间其水质如下: COD为45 mg/L、色度为18倍、TOC 为12 mg/L、pH 值为6. 72、温度为20 ℃。

COD: 5B - 1型和5B - 3型COD快速测定仪; 色度: V IS - 723G可见光分光光度计；TOC：Multi N /C 2100型TOC分析仪；pH、温度：DELTA 320 pH計。

2.2结果和讨论

2.2.1臭氧对COD的去除效果

在进水COD=102mg/L，NH3-N=3.2mg/L，TN=9.6mg/L，TP=0.8mg/L的情况下。改变臭氧的投加量，考察其对COD的去除效率。

在臭氧投加量小于30mg/L时，COD去除效率随臭氧投加量的不断增大而增加。当臭氧投加量为20mg/L时，接触时间为30min时，对COD的最高去除率为64.6%，出水COD为36.0 mg/L；当投加量为40mg/L和50mg/L时，COD去除效率不稳定，出现反复升高降低的现象，这可能是由于臭氧、氯气等强氧化剂在氧化还原性物质时，是将大分子物质的长链氧化断裂、将环状不饱和键打开,从而形成很多中间产物,而这些中间产物对COD的贡献较大,所以出水COD不降反升,而后随着臭氧投加量的继续增加,有机物被进一步降解，COD浓度又降低，去除率又升高。由图还可以看到，当接触时间为0～10min时,不同臭氧投加量下，均存在COD去除效率快速上升的阶段。当臭氧投加量为30 mg/L时，反应了10min时对COD的去除率已经达到了52%，而后的20 min内，去除率只提高了12%左右。最佳接触时间为30 min时,臭氧量投加量为30mg/L。

2.2.2臭氧对二沉水中色度的去除效果

水中的色度分为表色和真色，其中溶解性有机物引起的真色较难去除，这些有机物一般含有双键和芳香环等结构，比如腐殖酸和富里酸。而臭氧对色度的去除,主要是去除水中的真色。从试验可知,当臭氧投加量为30mg/L 时，接触反应20min后，色度从14倍左右降到无色度，去除率基本稳定在100%，可见臭氧对色度的去除非常有效。

2.2.3臭氧对二沉水中TOC的去除效果

当臭氧投加量为10 mg/L时，臭氧对有机物的矿化效果很差，当进水TOC为42.16 mg/L时，接触氧化30 min后，出水TOC为37. 10 mg/L，去除率为12%。当投加量增加到20mg/L时,臭氧对有机物的矿化效果较好，接触氧化30 min后，出水TOC为28.70 mg/L,去除率为31. 9%。当投加量增加到30mg/L时,臭氧对有机物的矿化效果较好，接触氧化30 min后，出水TOC为19.20 mg/L,去除率为54.6%。原因如下：一是好氧生化出水中小分子物质较少，而长链和含有环状结构的大分子物质较多，臭氧与这些大分子物质进行反应时，往往会产生很多中间产物，比如醛类和酸类，在较小的臭氧投加量下，在试验接触时间内很难达到完全矿化。

3小结

3.1采用混凝、沉淀工艺深度处理污水厂二级出水, 烧杯试验结果表明, 铝盐混凝剂与PAM组合使用时比铁盐类混凝剂与PAM 组合使用时的处理效果更好。当PAC+PAM的组合投量为30mg /L+3mg/L时混凝能取得较好效果。

3.2混凝处理后水中所形成的絮体较小, 难以沉降, 从而影响混凝、沉淀对SS的去除效果, 建议在实际工程中, 增设过滤单元, 以确保对各水质指标的有效去除。

3.3臭氧对二沉水中的COD、色度均有较好的去除效果,但对TOC的去除效果较差。在小试试验基础上，结合工程保险系数考虑，确定臭氧的最佳投加量为30 mg/L、最佳接触时间为30min，此时对COD的去除率为64.6%，对色度的去除率为100%，对TOC的去除效率为54.6%。

参考文献：

[1]徐军，江苏省环保科研课题(2009022)验收材料五，新沂经济开发区化工废水处理

生物强化技术应用工程示范技术报告，2011,12.

[2]王洪臣.城市污水处理厂运行控制与维护管理[M].北京：科学出版社，1997.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。