2021年第7期广东化工
第48卷总第441期www.gdchemꞏ107ꞏ
高比例工业废水提标改造项目实例
陈健豪
(广东益诺欧环保股份有限公司，广东广州510335)
[摘要]本文主要介绍臭氧+生物活性炭滤池作为深度处理工艺用于高比例工业废水提标改造项目的实际案例情况，根据该工程运营状况表明，该工艺能有效降低常规生化系统无法处理的污染物，对有机物与氨氮有较高的去除率。处理后出水可稳定达到《四川省岷、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/2311-2016)工业园区集中式污水处理厂标准。 [关键词]高比例工业废水；臭氧；生物活性炭滤池；提标改造
[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2021)07-0107-02
The Application of Ozone&Biological Activated Carbon Filter Technology in the Upgrading and Reconstruction Project of High Proportion Industrial Wastewater
Chen Jianhao
(Guangdong Yinuoou Environmental Protection Co.,Ltd.,Guangzhou510335,China) Abstract:This paper mainly introduces the actual case of ozone&biological activated carbon filter as an advanced treatment process used in the upgrading and reconstruction project of high proportion industrial wastewater.According to the operation status of the project,the process can effectively reduce the pollutants that the conventional biochemical system can not deal with,and has a high removal rate of organic matter and ammonia nitrogen.After treatment,the effluent can stably meet the standard of Sichuan Min and Tuo River Basin Water Pollutant Discharge Standard(DB51/2311-2016)for a centralized sewage treatment plant in an industrial park.
Keywords:High proportion of industrial wastewater；ozone；biological activated carbon filter；upgrading and reconstruction
四川省某镇区由于交通区位优势明显，工业区企业数量逐渐增加，经济发展迅速，人民生活水平逐渐提高。该镇区现有一座市政污水处理厂，伴随着整个工业区的废水量增大，同时规划排入彭山青龙污
水处理厂的废水不仅有生活污水，还有主要产业类型为新材料、生物医药、节能环保及现代物流的企业产生的工业废水，工业废水的成分非常复杂[1]，现状污水处理设施工艺针对生活污水水质进行设计，无法满足片区工业废水处理需求。
另一方面，根据环评批复要求，项目所在地属岷江流域，排水应执行2017年1月1日起实施的《四川省岷、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/2311-2016)工业园区集中式污水处理厂标准。现污水处理厂排水中污染物浓度无法达到该标准限值要求。因此，对该污水处理厂进行提标改造迫在眉睫。针对现状来水的特点与环保要求，对污水处理厂整体工艺进行改造，其中深度处理工艺采用臭氧+生物活性炭滤池，自2018年正式运行以来，工艺运行稳定，处理效果良好。
1污水水量及进出水水质
1.1废水水量
根据该项目环评批复要求，该项目设计废水处理量为10000 m3/d，其中工业废水7000m3/d，生活污水3000m3/d。
1.2污水进水水质
生活污水及工业废水水质加权平均后进水综合水质如下：
表1进水综合水质表(单位：mg/L、pH除外)
Tab.1Integrated water quality table of influent water(unit:mg/L,except pH)序号项目指标进水水质/(mg/L)序号项目指标进水水质/(mg/L) 1pH6~95BOD5≤140
2SS≤3406总磷≤4.6
3化学需氧量≤4407总氮≤42
4氨氮≤258石油类≤20
注：企业工业废水中一类污染物执行《污水综合排放标准(GB8978-1996)》表1排放限值。
1.3污水出水水质标准
表2出水水质标准(单位：mg/L、pH除外)
Tab.2Standard for effluent water quality(unit:mg/L,except pH)污染物指标pH COD Cr BOD5氨氮总氮总磷
排放标准6~9≤40≤10≤3(5)≤15≤0.5注：括号内指标为水温≤12℃时的控制指标，未列指标按
GB18918一级A标准执行。
污水处理厂的出水水质是根据最终出路确定的，鉴于该污水处理厂靠近梓潼河，拟将污水就近排放至梓潼河。梓潼河于下游8公里处汇入岷江，依据相关标准，污水处理厂处理后的出水水质须达到《四川省岷、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/2311-2016)工业园区集中式污水处理厂标准：2工艺设计
2.1项目特点
该项目生活污水只占了整个工业区废水的30%，大部分污水都属于工业废水。生活污水与工业废水是两种污染性质不一样的污水，生活污水的污染物主要是悬浮物、氨氮、磷、COD等，成分单一且变化小，处理工艺相对较简单，而工业废水中含有大量的纤维物质、蛋白质、重金属、油、淀粉、悬浮物等，成分复杂且变化多端，水质波动大，污染物毒性强，对环境危害大，排放后稳定性差，变化差异大[2]。
另一方面，该项目出水标准要求较高，COD Cr需要≤40mg/L，由于本项目废水含有70%的工业废水，可生化性较差，经过前段生化处理后，无法达标排放，因此，需要增加深度处理工艺进行处理，以满足出水排放标准要求。
该项目原市政污水处理厂工艺流程为粗格栅+细格栅与旋流沉砂池+CASS生化池+滤布滤池+紫外消毒，改造后的污水处理厂工艺流程如下图所示。
[收稿日期]2021-01-22
[作者简介]陈健豪(1987-)，男，广州，本科生，中级工程师，主要研究方向为环境工程。
粗格栅细格栅调节池混凝反应池AAOMBR组合池臭氧接触池生物活性炭滤池紫外消毒进水碱、PAC 、PAM
污泥池
活性炭采样管
剩余污泥
高压板框压滤机图1改造后的污水处理工艺流程图
Fig.1The process flow chart of sewage treatment after modification
2.2工艺流程说明
该项目尽量利用原有污水处理设施，其中粗格栅、细格栅与旋流沉砂池、紫外消毒、污泥池利用原有设施，CASS 生化池构筑物主体不改变，水池内部改造为AAOMBR 组合池，滤布滤池拆除，调节池、混凝反应池、辅流沉淀池、臭氧接触氧化池、生物活性炭滤池新建。
园区排放污水经厂外管道系统收集后进入粗格栅，粗格栅去除污水中的较大飘浮物后，由潜污泵提升进入细格栅和旋流沉砂池，去除比较小的漂浮物和砂粒。出水进入调节池，经水质水量调节后由泵提升进入混凝反应池，通过加入碱、混凝剂、絮凝剂等药剂与污水混合发生混凝反应，由辐流沉淀池进行泥水分离。沉淀池的出水自流入水解酸化池，将难降解的大分子有机物分解成易降解的小分子有机物。然后进入AAOMBR 生化系统进行生化处理，通过微生物的新陈代谢与协同作用去除有机物、悬浮物并同步脱氮除磷[3]。出水进入深度处理系统臭氧+生物活性炭滤池。首先在臭氧接触池，利用臭氧极强的氧化性，把生化阶段无法降解的有机物氧化分解为小分子有机物。然后流入生物活性炭滤池，附着在活性炭填料内的生物膜对废水中剩余的有机物、氨氮等污染物进行彻底的去处。出水经紫外消毒后排入梓潼河。2.3深度处理工艺介绍
臭氧－生物活性炭滤池采用臭氧氧化和生物活性炭滤池联用的方法，称为水净化的第二代净水技术。
臭氧具有极强的氧化性，对许多有机物或官能团发生反应，能把生化阶段无法降解的有机物氧化分解为小分子有机物，有效地改善水质。臭氧氧化技术具有如下特点：
(1)臭氧不仅有很好的快速杀菌、消毒性质，而且具有极高的氧化有机和无机化合物的氧化力，可去除其它水处理工艺难以去除的物质；
(2)臭氧的反应完全、速度快，从而可以减小构筑物体积；(3)剩余的臭氧会迅速转化为氧气，能增加水中溶解氧，效率高，不产生污泥，不造成二次污染；
(4)在提高净化效果、杀菌、消毒的同时，可除嗅、除味；(5)制备臭氧用的电和空气不必储存和运输，臭氧化装置占地小，运行操作管理简单，特别适用于原有水厂的提高水质。
生物活性炭过滤去除有机物途径主要有两种：吸附作用和生物降解。吸附阶段：在生物活性炭滤池运行初期，系统对污染物的去除主要通过活性炭对污染物的吸附作用，这一阶段称为活性
炭滤池的吸附阶段。生物降解阶段：当活性炭滤池运行一段时间后，随着活性炭上微生物的累积，在活性炭上逐渐附着形成生物膜，当生物膜成熟后，系统对有机物的去除主要通过活性炭上附着生物的生物降解作用，这一阶段成为活性炭滤池的生物降解阶段。
臭氧+生物活性炭滤池技术是将活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒四种技术合为一体的工艺[4]
，难降解的大分子有机物氧化分解为能被活性炭吸附和微生物吸收的小分子有机物，同时臭氧还原为
氧气，提高水中氧含量，为微生物提供了必要的营养源，为好氧微生物创造更好的生产环境，增加活性炭的工作寿命，加快有机物的降解，从而达到去除水中有机物的目的[5]，保证出水稳定达标。2.4深度处理系统建构筑物及设计参数：
(1)臭氧接触池：5座。每座尺寸5.0m×5.0m×7.5m ，接触时间30min ，
(2)臭氧发生间：1间，尺寸：10.5m×7.7m 。配套设备：臭氧发生器1台，臭氧量10kg/h ，浓度=148mg/L 。内循环冷却水系统：Q=20m 3/h 。臭氧尾气破坏装置，1套。
(3)生物活性炭滤池：空塔滤速4~6m/h ，反洗强度30m/h ，尺寸5m×5m×6m ，配套设备：反洗泵Q=480m 3/h ，H=14m ，N=30kw ，3台，2用1备。超声波液位计1套，量程范围：0~7m 。
3项目调试与运营情况
3.1调试
本项目于2018年5月竣工，6月份进入试运行与调试，物化混凝沉淀系统加入碱、PAC 、PAM 后能有较好的沉淀效果。AAOMBR 利用原有CASS 池的污泥，水解酸化池与生物活性炭滤池则接种生化池污泥。臭氧发生器产生臭氧量按照9kg/h 运行，臭氧浓度控制在140mg/L 。改造前污水处理厂生化系统一直稳定运行，生化系统中的污泥完全能适应本污水，因此直接抽取前端生化池中的污泥进入生物活
性炭滤池中接种。闷曝10天后细菌基本附着在生物活性炭中，后续缓慢增加进水与调整曝气量，微生物培养进展迅速，30天后生物活性炭填料表面覆盖了一层浅黄生物膜，并逐渐加厚。生物活性炭运行过程中，每约4到6天需要进行反冲洗一次。3.2运行效果
该项目在2018年8月调试期完成后，一直稳定运行，在2019年5月的平均日常运行采样监测分析如表3所示：
表3各处理单元监测分析结果
物化出水
进水310.5016.20 3.2922.00出水248.2014.280.5019.50去除率/%20128511水解酸化池出水
进水
248.2014.280.5019.50出水192.2513.200.6618.20去除率/%238-327AAO+MBR 出水
进水
192.2513.200.6618.20出水70.50 5.100.359.12去除率/%
63
61
47
50
(下转第98页)
式为：C e /q e =C e /q m +1/bq m 。式中q e 为吸附剂对染料的平衡吸附量，mg/g ；q 0为吸附剂对染料单层的饱和吸附量，mg/g ；C e 为吸附平衡时的染料浓度，mg/L ；b 为Langmuir 吸附常数，L/mg ；K F 为与吸附剂吸附容量有关的常数；n 为与吸附剂的吸附强度有关的常数。
分别用Freundlich 和Langmuir 线性方程对改性酵母吸附酸性红的等温吸附数据进行线性拟合(表略)。结果表明，两模型的线性相关性系数R 2均大于0.99，这表明改性酵母对酸性红的等温吸附同时符合Freundlich 和Langmuir 等温方程。根据等温方程的拟合参数可知，改性酵母的饱和吸附量可达500mg/g ，1/n 介于0~1，表明改性酵母对酸性红为优惠吸附。2.6改性前后酿酒酵母的Zeta 电位分析
在不同pH 下，分别对活酵母和复合改性酵母的Zeta 电位进行了测定，结果如图7所示。
动电电位（m v )
pH
图7酵母改性前后的Zeta 电位
Fig.7Zeta potential of yeast before and after modification 图7表明当溶液pH 小于3时，酵母表面带有正电荷。当溶液pH 大于4时，酵母表面带有负电荷，因而酵母等电点介于3~4之间。当溶液pH 小于3时，酵母表面带有正电荷，容易与阴离子染料酸性红发生静电吸附。而当溶液pH 高于4时，酵母细胞表面由正电荷转向带负电荷，因为对阴离子染料酸性红存在静电排斥，使吸附能力下降。因此，当溶液pH 小于3时有利于对酸性红的吸附，而当溶液pH 高于4时则不利于酵母对酸性红的吸
附。由图7还可以看出，复合改性酵母在等电点时所处的pH 值要高于活酵母，且随着溶液pH 值降低，改性酵母的Zeta 电位要高于活酵母。当pH 为2时，改性酵母的Zeta 电位为+17.66mv ，而活酵母的Zeta 电位为+9.27mv ，这表明当溶液pH 低于等电点时，改性酵母表面带有更多的正电荷，因而能吸附更多的阴离子染料酸性红。这与试验结果相一致的。
3结论
通过试验得出以下结论：
(1)活酵母经过热处理15min 后，吸附性能显著改善，当酸性红的浓度为100mg/L 时，活酵母对酸性红的去除率为34.67%，热处理后酵母采用20%氯化钙进行二次改性后，对酸性红的去除率进一步提高，可达90%以上。
(2)溶液pH 对改性酵母吸附效果影响较大，当溶液pH 为2时，改性酵母对酸性红的去除率较高。
(3)等温吸附实验表明，改性酵母吸附酸性红染料的等温吸附数据同时符合Freundlich 和Langmuir 等温方程。根据Langmuir 公式计算，饱和吸附量可达500mg/g 。
参考文献
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(本文文献格式：张丽芳，刘洋，于季宏．复合改性酿酒酵母对水中酸性红的吸附研究[J]．广东化工，2021，48(7)：96-98)
(上接第108页)
续表3
处理单元
COD Cr /(mg/L)
氨氮/(mg/L)
总磷/(mg/L)
总氮/(mg/L)
臭氧+生物碳滤池出水/紫外消毒出水
进水
70.50 5.100.359.12出水35.60 2.600.318.90去除率/%
5049112排放标准
—
≤40
≤3(5)
≤0.5
≤15
监测分析结果表明，该项目工艺设计能符合出水水质要求，达标排放，各单元的去除率较高，其中深度处理系统有效的保证了生化系统无法进一步降解的COD Cr 、氨氮等污染物能达到排放标准要求。
结论与建议：
(1)污水处理厂进出水水质通过水质分析论证：深度处理采用臭氧－生物活性炭滤池工艺能使出水水质能达到《四川省岷、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/2311-2016)工业园区集中式污水处理厂标准；
(2)日常运行监测分析结果表明臭氧+生物活性炭滤池作为深度处理工艺对各污染物能达到较高的去除率，并最终使污水达标排放，符合设计要求，其中COD Cr 去除率50%，氨氮去除率49%；
(3)生物活性炭滤池运行过程要密切留意进出水液位差，定期及时的进行反冲洗，防止污泥增长过快导致堵塞，影响出水水质；
(4)臭氧－生物活性炭滤池工艺能有效的保证能消除生化系统无法进一步降解的部分污染物，成为该项目工艺最后一道防线。本项目的建成，将会给该镇区发展带来巨大的环境效益、经济效益、以及社会效益。
参考文献
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(本文文献格式：陈健豪．臭氧+生物活性炭滤池工艺应用于高比例工业废水提标改造项目实例[J]．广东化工，2021，48(7)：107-108)
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