胡孙成

(南京工大环保科技有限公司，江苏 南京 210036)

江苏某化工园区污水厂服务于该市化工园内所有企业，满足园区的工业和生活污水的处理，设计处理能力4万吨/天，目前实际处理量约1.2万吨/天。

2019年2月3日，江苏省人民政府发布《江苏省人民政府办公厅关于江苏省化工园区(集中区)环境治理工程的实施意见》，要求在2020年底实现化工园区的集中式污水处理厂的主要污染物COD、氨氮、总氮、总磷排故达到《GB 18918—2002》一级A标准。该污水处理厂现有污水处理系统处理出水COD指标距离该标准对COD的排放限值存在一定的差距。

为积极响应江苏省人民政府的要求，园区现有污水处理急需进行提标升级改造以满足新的排放要求。

化工园区内各企业产生的废水经过自身污水处理站预处理后，统一排放进入园区集中式污水处理厂进一步处理[1]。这类废水具有成分复杂、浓度高、毒性强、腐蚀性强、难降解等特点，对化工园区综合废水的治理已成为我国工业废水治理亟待解决的难点问题。化工园区废水经过传统生物工艺处理后难以达到排放要求，且难降解有毒有害物质残留造成废水生物毒性较强，往往需要采用高级氧化技术进行深度处理[2]。

为验证“多元协同高效臭氧催化氧化+A2/O+高效低耗臭氧催化氧化”的主工艺处理污水厂接管污水是否在技术上可行，受园区和污水厂委托，2020年初，在污水厂内开展了为期2个月的现场验证实验。验证期间考察了正常工况下的运行情况，并模拟冲击性试验，实验期间收集了大量运行参数，为后续工程化应用夯实了基础。

1 实验部分

1.1 实验原水和分析方法

取自江苏某化工园区污水厂调节池污水作实验原水，运行效果验证采用COD指标，分析方法采用《水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法》 HJ 828—2017[3]。

1.2 实验装置和工艺路线

1.2.1 实验装置

实验装置：生化反应器(南工环境科技有限公司)；RTC basic悬臂电动搅拌器(德国IKA)；BT100-2J蠕动泵(保定兰格恒流泵有限公司)；多元协同臭氧催化氧化装置(南京工大环境科技有限公司)；高效低耗臭氧催化氧化装置(南京工大环境科技有限公司)。

实验装置见图1。

实验耗材：工业用氧(GB T 3863—2008)；葡萄糖碳源(AR)；聚合氯化铝(PAC)(GB 15892—2003)；聚丙烯酰胺(PAM)(阴离子，分子量1 000万级)等。

图1 实验装置

1.2.2 工艺路线图及运行参数

实验设计处理量为18L/d，采用“多元协同高效臭氧催化氧化+A2/O+高效低耗臭氧催化氧化”的主工艺流程，详见图2。

图2 实验工艺流程图

运行参数：

(1) 多元协同高效臭氧催化氧化：每升污水O3投加量150 mg；

(2) 水解酸化反应器：有效容积18 L，水力停留时间24 h；

(3) 缺氧反应器：有效容积9 L，水力停留时间12 h；

(4) 好氧反应器：有效容积27 L，水力停留时间36 h；

(5) 高效低耗臭氧催化氧化：每升污水O3投加量200 mg。

1.3 实验内容

实验主要分为3个阶段：第一阶段为正常进水条件下的稳定性实验，以园区污水处理厂调节池污水作原水，考察主工艺运行的可靠性和稳定性；第二阶段为冲击试验，以园区较难处理的农药化工接管污水作原水，考察主工艺特别是生化系统的抗冲击性能；第三阶段为应急处理实验，在农药化工接管废水作原水的情况下，考察采取活性炭吸附作为深度保障措施能否保证最终出水达到一级A指标。

具体实验流程如下：

(1) 取污水厂调节池或农药化工接管污水为实验原水，加入适量PAC，PAM混凝沉淀，取上清液；

(2) 收集步骤(1)上清液，用多元协同高效臭氧催化氧化作预氧化。氧化出水模拟调节池机械搅拌18 h，降低氧化污水的溶解氧后进入生化反应装置。

(3) 污泥复壮

取污水厂二沉池污泥作实验用活性污泥，因污水厂生化污泥活性不足，污泥絮体细小，复壮期按10天计划。

(4) 系统调试与运行参数优化

污泥复壮完成后，进行正式的生产性连续实验：包括污泥浓度的控制，内外回流量等运行参数的调整，从中确定最佳的运行参数。

(5) 二沉出水加入适量PAC，PAM混凝沉淀，取上清液。

(6) 收集步骤(5)上清液，采用高效低耗臭氧催化氧化进行深度氧化，考察出水水质是否达标。

(7) 应急处理实验中，深度氧化出水采用颗粒活性炭吸附方式，考察废水达标情况。

2 结果与讨论

2.1 第一阶段稳定性实验

经9天活性污泥复壮，3月14日生化混凝出水COD降至90 mg/L，达到预期，确认污泥复壮完成开启深度氧化试验，累计平稳运行22天，实验全流程运行结果见图3。

如图3所示，3月14日至4月9日24天连续处理，多元协同臭氧催化氧化作预处理，每升污水O3投加量150 mg，COD去除量平均36 mg/L；生化A2/O，总水力停留时间(HRT)为72 h的COD去除量平均92 mg/L；高效低耗臭氧催化氧化，每升污水O3投加量200 mg，COD去除量平均40 mg/L；最终出水COD连续22天稳定在50 mg/L以下，平均45 mg/L。

2.2 第二阶段冲击模拟实验

取化工园区农药化工接管污水作冲击实验原水，控制主工艺的运行参数不变，实验冲击效果见图4。

图3 工艺稳定性实验

图4 工艺冲击性实验

如图4所示，4月9日至5月9日进行连续30天冲击试验，多元协同臭氧催化氧化COD去除量平均31 mg/L，生化A2/O的COD去除量平均73 mg/L，高效低耗臭氧催化氧化COD去除量平均55 mg/L。末端出水COD平均80 mg/L，未达到一级A排放标准。

2.3 第三阶段应急吸附实验

取化工园区农药化工接管污水作主工艺冲击验证实验用水，在不改变主工艺运行参数的条件下，为实现冲击实验末端出水COD能稳定达到一级A标准，增加了颗粒活性炭吸附实验，用粒径2～4 mm颗粒活性炭装填吸附柱吸附处理冲击实验末端氧化出水，多批次考察试验颗粒活性炭的吸附COD效果，实验数据见表1。

表1 活性炭应急吸附试验Tab. 1 Activated carbon emergency adsorption test

表1数据表明冲击实验末端增加颗粒活性炭吸附能满足其出水达到一级A标准，出水COD小于 45 mg/L。

3 结论

本文通过“多元协同高效臭氧催化氧化+A2/O+高效低耗臭氧催化氧化”工艺实验处理江苏某化工园区污水厂接管污水在技术上是可行的，多元协同臭氧催化氧化作预处理氧化，O3投加量150 mg/L，HRT 1h；A2/O生化系统HRT 72 h；高效低耗臭氧催化氧化O3投加量200 mg/l，HRT 1 h，末端出水COD可稳定达到一级A排放标准。

冲击和应急吸附实验表明，通过颗粒活性炭吸附可稳定出水，保证末端出水稳定达到一级A标准。