國外廢水臭氧氧化技術(shù)工程介紹
國外臭氧氧化技術(shù)用于廢水處理主要功能是消毒、脫色、降解有毒化合物及氧化難生物降解的有機物,提高廢水的生物降解性能等。
國際臭氧協(xié)會(IOA)在其三個地區(qū)組織之一的歐亞澳非區(qū)組(EA3G)開展了一項該組織區(qū)域臭氧裝置建設(shè)情況調(diào)查,結(jié)果顯示:1990—2004年該地區(qū)建設(shè)的臭氧工程中,飲用水處理占72.9%,工業(yè)廢水處理占7.9%,市政污水處理占1%,工業(yè)生產(chǎn)7.9%,造紙占2.7%,循環(huán)冷卻水處理6.4%,食品和飲料加工占0.7%,其它0.5%。由此可見,工業(yè)廢水處理是除飲用水之外的臭氧使用第二大市場。
20世紀(jì)90年代以來,日本在市政污水處理上臭氧的應(yīng)用呈現(xiàn)快速增長的趨勢。特別是東京和關(guān)西兩個主要的工業(yè)集中區(qū)。臭氧氧化被作為回用水和很終排放水的處理手段。處理很終排放水,很大設(shè)計處理能力達到10萬 m3/d,處理回用水設(shè)計很大處理能力達到1萬 m3/d。處理很終排放水臭氧的投加量為5~10mg/L,處理回用水臭氧的投加量為10~15mg/L。大規(guī)模的處理廠一般使用氧氣源作為臭氧源。
美國臭氧技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代。70年代中期到80年代中期新建了40多套臭氧氧化裝置,但裝置規(guī)模普遍偏小,臭氧產(chǎn)能低,污水平 均 處 理 水 量 約 8000 m3/d,臭 氧 平 均 產(chǎn) 能181kg/d;2005—2010年5年間,新建1套,升級改造5套,6套裝置的污水平均處理量已達約23萬 m3/d,臭氧平均產(chǎn)能900kg/d;高臭氧產(chǎn)能的設(shè)備也均為氧氣源。
德國的垃圾處理場地中有超過30套工業(yè)臭氧化系統(tǒng)。主要流程為生化—臭氧氧化—生化,裝置出水一般都直接排放 到 受 納 水 體,COD 均 滿 足 小 于 200mg/L的要求。
德國 Braunschweig垃 圾 滲 濾 液 處 理 廠 采 用 生化—臭氧氧化—生化處理工藝,設(shè)計處理量200m3/d,實際處理量100~400m3/d,采用1個鼓泡塔反應(yīng)器(絕對壓力0.5 Mpa),臭氧投加量36kgO3/h,臭氧產(chǎn)率系數(shù)犢(O3/COD)kgO3kg-1ΔCOD2.0~3.0,臭氧氧化段投資1278萬美元,處理成本23.17美元/m3。裝置運行后的主要問題是反應(yīng)器、管道及泵中草酸鈣沉積嚴(yán)重。
德國某紡織廢水處理采用生化-O3 處理工藝,1992年建成投產(chǎn),處理量1.2萬 m3/d,采用4個鼓泡塔反應(yīng)器(絕對壓力0.1 Mpa),臭氧投加量160kgO3/h,主要以廢水脫色為目標(biāo),處理后廢水回用處理成本0.12美元/m3。
德國位于布萊克西思的巴斯夫(BASF)公司采用生化—臭氧氧化—生化工藝處理聚氨酯泡沫生產(chǎn)廢水,臭氧投加量15kgO3/h,臭氧氧化的主要目的是去除有毒和難降解的硝基芳香族化合物,而 COD 的去除率只占進水負(fù)荷的4%。由于生物脫氮不徹底,需要消耗一定量的臭氧氧化亞硝酸鹽,而且臭氧反應(yīng)器中會產(chǎn)生大量的泡沫,給運行帶來很大困難。
丹麥卡倫堡(Kalundborg)污水處理廠處理工業(yè)和生活污水的混合水,其中20%為市政污水,80%為工業(yè)廢水。工業(yè)廢水主要來自一個大規(guī)模國際制藥公司,在這里該公司運行一個全世界很大的胰島素生產(chǎn)廠之一。2003年在生化處理后安裝了一個臭氧處理系統(tǒng)(2×90kg/h)來降解負(fù)載高達1250kg/d的COD,處理水量1000m3/h。臭氧氧化在6個反應(yīng)器中完成,反應(yīng)器總?cè)莘e300m3,反應(yīng)接觸時間15min,出水COD由100~150mg/L降至70mg/L以下。根據(jù)2006年中試結(jié)果,工廠通過增加額外的過氧化氫的劑量來補充氧化階段,用量約為160gH2O2/kgO3。通過升級進一步去除 COD,即使在制藥公司有計劃的擴大生產(chǎn)規(guī)模導(dǎo)致廢水流量上升后仍可滿足處理要求。
根據(jù)wedeco的Ried對部分生產(chǎn)規(guī)模臭氧應(yīng)用案例的總結(jié),目前用于處理廢水的臭氧投加濃度范圍從0.012kgO3/m3 到高達1.92kgO3/m3。臭氧劑量依賴于待處理廢水的 COD 水平和處理目標(biāo)。依據(jù)整體 COD去除率和選定的工藝方案可以估算所需的臭氧劑量。通常通過中試來確定必需的臭氧量及很經(jīng)濟適用的流程設(shè)計。對于在市政或工業(yè)廢水中少量的 COD 去除和脫色,典型的劑量范圍是30~100gO3/m3。對于高COD去除(如垃圾滲濾液),處理廢水臭氧劑量范圍是500~2000gO3/m3。