高级氧化调节塔在废水处理中的应用实例

时间：2024-07-28

杨戊戌

(上海艾录包装股份有限公司，上海 201508)

近年来，我国的医药工业发展迅速，制药废水已成为严重的污染源之一。2011年中国医药企业5000家左右，我国已然成为全球最大的原料药生产和出口国之一。制药废水有机污染物种类多、成分复杂，毒性高，废水的B/C值差异较大，悬浮物和NH3-N浓度高，色度深，含有难生物降解和毒性物质等特点，制药废水的处理变得棘手[1]。

常规的水处理工艺对水中有机污染物的去除效果不明显。目前大部分的研究主要集中在吸附技术、膜分离技术、生物降解技术、零价金属还原技术、高级氧化技术等。高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，简称AOPs)，是对传统水处理技术中的化学氧化法进行改革的基础上而产生的一种新技术，它由Glaze等研究者[2]于1987年提出。AOPs是指通过物理的或者化学的方法，使水中的污染物直接矿化为CO2和H2O及其它无机物，或将污染物转化为低毒、易生物降解的小分子物质。AOPs通常被认为是利用其化学反应过程中产生的化学活性极强的羟基自由基(·OH)将污染物氧化[3-6]。

本文采用的高级氧化调节塔作为制药废水的前端处理设备，对制药废水有很好的处理效果。

自高级氧化调节塔安装调试后，调节塔运行稳定，其中对COD和氨氮的去除效果较好，对进水水质的色度及臭和味也有一定的改善效果，本文针对调节塔运行情况以每日实际实验数据来说明。

1 调试过程

1.1 进水负荷对调节塔处理效果的影响

图1 进水负荷对COD去除效果的影响

第一阶段运行情况说明如图1和图2所示，图1为经调节塔处理后COD去除效果图，图2为NH3-N去除效果图，为了能够真实的反映出调节塔运行情况，实验采用每日取两组水样，每组水样取一个进水对应两个出水，从图中进水和出水的比较可以看到，对COD和氨氮均有一定的去除效果，其中NH3-N的去除效果较COD相对较好，去除率最高可达55%，COD去除率最高达到34%。

图2 调节塔对NH3-N去除效果的影响

图1和图2所示，3、4、5、6组进水负荷较高，COD平均值在4500 mg/L左右，氨氮平均值在70 mg/L左右，从图1、图2可以看到，进水负荷较高时，COD和NH3-N的去除效果较好。

1.2 接触反应时间对调节塔处理效果的影响

第二阶段运行情况说明如图3和图4所示，基于第一阶段调节塔的去除效果较好，为了进一步提高提高其去除率，本阶段对调节塔运行情况继续探讨，探讨延长反应时间是否会提高去除率，因此本阶段采取塔内循环取样方式进行实验。

图3 接触反应时间对COD去除效果的影响

图4 接触反应时间对NH3-N去除效果的影响

循环取样后从实验数据可以看到COD和NH3-N有一定的去除效果，但其去除效果没有明显改善，特别是对COD几乎没有去除效果，通过查阅资料分析，可能的原因是进水在塔内循环过程中，臭氧浓度高，其强氧化性使得水中的大分子有机物质分解成小分子，氧化前大分子有机物并不以COD的形式呈现，氧化成小分子后以COD形式呈现出来，使得其COD的去除效果不明显。

因此，从整体考虑，循环方式不仅使得调节塔出水减少，效率降低，而且对于去除效果并没有明显提高，相对来说，边进边出的方式对调节塔更为适用，后续实验基于边进边出的方式探讨。

1.3 进出水方式对调节塔处理效果的影响

第三阶段运行情况如图4和图5，图5为调节塔COD去除效果，图6为NH3-N去除效果，调节塔运行模式采用边进边出的方式。

图5 进水方式对COD去除效果的影响

图6 进水方式对NH3-N去除效果的影响

由图5和图6的实验数据可以看到调节塔采用边进边出方式去除效果要好于循环取样，调节塔出水4 m3/h时，NH3-N的平均去除率达到25%，COD的平均去除率达到15%，从7、8组数据可以明显看到COD和NH3-N负荷较高时，去除效果好于其他几组，COD和NH3-N的去除率均接近50%。

2 调节塔的日常维护

基于以上实验结果，调节塔仍采用边进边出的方式运行，第四阶段运行情况如图7和图8所示，其中图7为调节塔COD去除效果，图8为NH3-N的去除效果。

从图7和图8可以看到，1、2、3、4组来水负荷较低，水质变化不大，5、6、7、8组来水负荷相对较高，COD和NH3-N的去除率相对于之前均有所降低，COD去除率最高15.5%，氨氮去除率最高达到33.7%，运行一个月之后调节塔效率降低，分析原因可能是长期进水负荷高的情况下，一些高分子化合物堵塞了调节塔，影响其处理效果。

图7 调节塔COD去除效果

图8 调节塔NH3-N去除效果

因此，为了保持调节塔较高的效率，在调节塔长期使用过程中应注意对调节塔的维护，清理，对塔内定期反冲洗。