在保持进水流量为 0.5 m3/h，pH 值为 6.5~7.1 的条件下将中试装置连续运行 5 d。其中 Fenton 药剂FeSO4·7H2O 和 H2O2 投加量均约为 200 mg/L，臭氧投加量约为 45 mg/L。根据各阶段停留时间在不同时间点取样，分别考察各阶段出水的 CODCr，结果如图 6 所示。
二沉池出水CODCr质量浓度均值为106.0 mg/L，Fenton出水均值为52.0 mg/L，臭氧出水均值40.0 mg/L，活性炭出水均值为 37.0 mg/L，活性焦出水均值为 21.0 mg/L。增加臭氧段后，CODCr质量浓度均值即低于GB 18918—2002 中一级 A 排放标准（50 mg/L）。对各阶段出水进行了 EEM 分析，分析结果如图 7 所示。
在经过 Fenton 处理后，区域 B 和区域 C 的荧光强度增大，代表芳香族蛋白类物质、类腐植酸物质增多。微生物代谢产物的荧光峰 Ex 和 Em降低，即发生了紫移。荧光峰红移通常意味着有机物中羰基、羟基、烷氧基、氨基和羧基等含氧或含氮基团的增加，紫移则代表羰基、羟基、胺基等基团的减少、电子云密度的降低、芳香环和共辄结构的破坏等。废水生化出水中的不饱和程度很高，芳香类结构多，Fenton 氧化会破坏芳香类结构，虽然也会生成醛、酮和羧酸等小分子产物，但前者造成的紫移趋势更大。此外，砂滤主要功能为过滤水体中的 SS，理论上对 CODCr 组成并无影响，实际测试也印证了这一理论的成立。在经过臭氧处理后，类腐植酸物质基本被分解或矿化，该过程对 Fenton 过程产生的芳香性蛋白类物质也有较好的去除效果。臭氧氧化对微生物代谢产物也有一定的去除效果，但是仍有较高的浓度。经过臭氧氧化后，类腐植酸和类富里酸类物质基本都被降解，臭氧出水 CODCr 为微生物代谢产物和芳香性蛋白类物质。最后，经过活性炭或活性焦吸附后，有机污染物基本得以去除，出水 CODCr达标。
2.4 成本核算
根据试验结果：在 Fenton 阶段的最优反应条件为 pH 值=3，H2O2、FeSO4·7H2O 的投加量均为 200 mg/L，废水处理药剂成本共 0.67 元/t；在臭氧阶段的臭氧投加量以 45 mg/L 计，气源为空气源，主要为电耗成本，系统总运行耗电量大约 385.5 kW·h/(mg O3)[包含制氧机电耗 142.5 kW·h/(mg O3)]，因为水耗与电耗相比很小，可以忽略不计，工业用电价格按 0.6 元/(kW·h)计，废水的运行成本为 0.42 元/t。使用 Fenton+O3组合工艺时废水合计药剂成本为 1.09 元/t。
2.5 试验结果
组合工艺试验结果表明，针对该工业园区污水处理厂的生化出水，在相同投加量及反应时间的条件下，臭氧-Fenton 组合工艺能将生化出水的 CODCr 质量浓度降至 50.0~60.0 mg/L；Fenton-臭氧组合工艺能将CODCr质量浓度降至 40.0~50.0 mg/L。在组合工艺后接活性炭或活性焦曝气生物滤池保证出水 CODCr能稳定满足 GB 18918—2002 中一级 A 排放标准（50 mg/L）。
3 结论
试验结果表明，相比于厂区 Fenton 出水 CODCr质量浓度为 80.0~100.0 mg/L，在添加臭氧段后，两种深度处理工艺的联用有效地进一步降低了尾水的 CODCr，在试验条件下联用工艺的出水 CODCr质量浓度均不高于 60.0 mg/L。其中，Fenton-臭氧联用工艺的出水 CODCr质量浓度低于 50.0 mg/L。而为了保证出水在极端条件下的达标排放，需要在联用工艺后接 BAF 作为保障措施。添加臭氧反应单元则有效降低了后续BAF 段的 CODCr负荷，延长了 BAF 段的反冲洗、填料更换的周期，一定程度上可以降低运行成本。综上所述，本文结论如下。
（1）生化出水 CODCr质量浓度约 150.0 mg/L，在相同投加量及反应时间的条件下，Fenton-臭氧组合工艺能将 CODCr质量浓度降至 40.0~50.0 mg/L，优于臭氧-Fenton 组合工艺的 50.0~60.0 mg/L。经 Fenton-臭氧组合作为深度处理工艺后，尾水满足 GB 18918—2002 中一级 A 排放标准中对 CODCr的排放要求。
（2）Fenton-臭氧组合工艺中，Fenton 反应单元主要将微生物代谢产物、类腐植酸等大分子有机物降解为芳香族蛋白类物质和部分小分子类腐植酸，臭氧反应单元则将类腐植酸类物质完全降解为芳香族蛋白类物质，且出水为无色。
（3）Fenton-臭氧组合工艺下，废水的运行成本为 1.09 元/t，处理工业园区生化出水的环境效应显著，有规模化应用的潜力。
（4）由于时间限制，本文的试验周期为 10 d，需要在后续研究中延长试验周期，覆盖污水厂在不同负荷下的运行时间。此外，可以考虑将类 Fenton、臭氧催化氧化等改进型工艺加以组合优化，以期在达到更优处理效果的前提下，降低 BAF 等兜底工艺段的运行负荷，进一步降低建设及运行成本。
原标题：Fenton-臭氧组合工艺深度处理工业园区废水试验
原作者：刘 琪 余琴芳 许江军 王洋江 奚 浩 万年红
相关文章
- 含酚工业废水处理技术的研究进展 2022-04-18
- 膨润土基复合材料在废水处理中的应用研究进展 2020-05-15
- 工业废水处理系统絮凝药剂的优化处理 2021-08-07
- 反渗透技术在电站锅炉水处理中的工程应用 2019-10-29
- 新型混凝剂对城镇污水中浊度、COD 和TN 的分离效果 2020-05-01
最新文章
- 城镇污水处理厂全流程水质管理方法分析 2023-01-29
- 高排放标准下某高新园区污水处理厂工程实例 2023-01-16
- 一种树状多支化破乳剂的合成与应用 2023-01-14
- 地层注入水悬浮物含量偏高原因分析与治理 2023-01-13
- 浅谈胶印润版液的净化循环使用 2023-01-13
