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某化工助劑高濃類有機廢水處理
一、背景描述
廢水名稱：某化工助劑高濃類有機廢水
技術路線：光化學高級氧化
處理目標：車車間生產(chǎn)廢水COD濃度或單一有機物含量高，雜環(huán)類物質(zhì)高，可生化差，不利于后續(xù)工藝系統(tǒng)運行。希望通過光化學，將廢水的COD降低50%及以上，去除毒性，提高可生化性可正常進入后續(xù)生化工藝，替代原有的濕式氧化工藝。
二、設計處理工藝
1. 高級氧化技術介紹
典型工業(yè)廢水（如醫(yī)藥、化工、印染等）常具有有機物含量高、成分復雜，鹽含量高、可生化性差等特點，因此常規(guī)的生化工藝很難對其中的有機物進行有效處理。高級氧化技術是在臭氧、紫外等單一氧化法基礎上發(fā)展起來的新型化學氧化技術，其作用機理是利用原位產(chǎn)生的強氧化性自由基或活性基團，如最常見的羥基自由基（·OH），與有機物發(fā)生化學氧化反應，實現(xiàn)其斷鍵或降解，可將其直接礦化、或氧化提高廢水的可生化性，反應原理如圖1所示。
高級氧化技術是20世紀80年代發(fā)展起來的處理廢水中難降解有機污染物的新技術。根據(jù)所用氧化劑及催化條件的不同，常見的高級氧化技術通常有以下幾類：Fenton氧化、紫外光化學、催化臭氧氧化、濕式氧化、超臨界水氧化、電化學氧化等。由于高級氧化技術具有反應快速、適用范圍廣等優(yōu)點，因此引起世界各國廣大專家、學者及工程設備研究人員的重視，并相繼開發(fā)了多種處理工藝和設備，使高級氧化系統(tǒng)展現(xiàn)出一定的生命力和競爭力。
圖1高級氧化技術原理示意圖
2. 光化學氧化技術
（1）技術介紹
在紫外線激發(fā)下，H2O2可產(chǎn)生具有很強氧化性的羥基自由基，可將有機污染物最終礦化為CO2和H2O，其中間產(chǎn)物具有較多含氧官能團，可有效提高廢水的可生化性。
（2）UV/ H2O2基本原理：
本方案采用UV/ H2O2高級氧化工藝，反應效率較高，無副產(chǎn)物（如污泥等）產(chǎn)生，減少了二次處理的費用；高級氧化系統(tǒng)占地面積小，減小了土建投資費用；UV光化學系統(tǒng)及催化劑投加系統(tǒng)均可根據(jù)水質(zhì)、水量進行調(diào)節(jié)，一定程度上降低了設備的運行成本。
三、項目數(shù)據(jù)
4.1試驗效果
1#廢水試驗效果：根據(jù)COD目標去除率≥50%，整理后數(shù)據(jù)詳見下表、圖：
序號 | 進水COD | 目標COD去除率≥50% | 雙氧水消耗(mg/L）：COD去除量（（mg/l) | 耗費時間/h |
1 | 10535 | 50.74% | 1.04 | 1.5 |
2 | 11360 | 63.57% | 0.92 | 2 |
3 | 14600 | 52.58% | 0.87 | 2 |
均值 | 12165.00 | 55.63% | 0.95 | 1.83 |
從上述圖表可以看出，我司光化學高級氧化設備連續(xù)處理3批次試驗，結(jié)果均能穩(wěn)定達到目標去除率≥50%的要求。因來水COD有所波動，達標所需的停留時間、雙氧水消耗（mg/L），COD去除量（mg/L）比值也會有所不同。
從反應時間來看，前期開啟兩支燈運行時，1#水的平均運行時間為7.37小時。由于前期水樣COD波動較大，且普遍濃度較高，剔除高濃度的批次，取與復測的3批水樣COD接近的批次對比，發(fā)現(xiàn)處理時間也在4-6小時。因此，復測中試實驗表明，4支燈穩(wěn)定運行處理1#水樣時，相比2支燈的系統(tǒng)總運行時間能縮短50%以上。
4.2運行成本
1#廢水運行成本
試驗編號 | 項目 | 名稱 | 單位 | 數(shù)量 | 單價 | 合計 | 折合噸水（元/噸） |
1#-65 | 處理參數(shù) | 處理水量 | m3/批次 | 7.30 | |||
出水COD去除率 | 50.74% | ||||||
直接 | 電耗 | kwh/批次 | 87.54 | 0.80 | 70.03 | 9.59 | |
雙氧水（8%） | t/批次 | 0.51 | 600 | 304.80 | 41.75 | ||
FeCl3(10%) | t/批次 | 0.02 | 400 | 7.10 | 0.97 | ||
HCl(30%) | t/批次 | 0.06 | 500 | 31.63 | 4.33 | ||
NaOH（25%） | t/批次 | 0.19 | 1000 | 192.00 | 26.30 | ||
水處理成本合計 | 元 | / | / | 605.57 | 82.95 | ||
1#-66 | 處理參數(shù) | 處理水量 | m3/批次 | 7.30 | |||
出水COD去除率 | 63.57% | ||||||
直接 | 電耗 | kwh/批次 | 127.59 | 0.80 | 102.07 | 13.98 | |
雙氧水（8%） | t/批次 | 0.61 | 600 | 365.40 | 50.05 | ||
FeCl3(10%) | t/批次 | 0.02 | 400 | 7.10 | 0.97 | ||
HCl(30%) | t/批次 | 0.07 | 500 | 34.50 | 4.73 | ||
NaOH（25%） | t/批次 | 0.11 | 1000 | 108.80 | 14.90 | ||
水處理成本合計 | 元 | / | / | 617.88 | 84.64 | ||
1#-68 | 處理參數(shù) | 處理水量 | m3/批次 | 7.30 | |||
出水COD去除率 | 52.58% | ||||||
直接 | 電耗 | kwh/批次 | 105.90 | 0.80 | 84.72 | 11.61 | |
雙氧水（8%） | t/批次 | 0.61 | 600 | 365.40 | 50.05 | ||
FeCl3(10%) | t/批次 | 0.02 | 400 | 7.10 | 0.97 | ||
HCl(30%) | t/批次 | 0.06 | 500 | 28.75 | 3.94 | ||
NaOH（25%） | t/批次 | 0.15 | 1000 | 153.60 | 21.04 | ||
水處理成本合計 | 元 | / | / | 639.57 | 87.61 | ||
總均值 | 水處理成本均值 | 元 | / | / | 621.01 | 85.07 |
四、結(jié)論
采用光化學高級氧化裝置對廢水進行連續(xù)3批次處理，可以穩(wěn)定達到COD去除率≥50%的要求目標，噸水平均費用為85.07元/噸，平均處理時長為1.83小時，雙氧水消耗（mg/L）：COD去除量（mg/L）范圍為0.87-1.04，均值為0.95。對比原濕式氧化噸水成本約160-200元/噸，采用光化學高級氧化處理該類廢水運行成本可減少50%以上。
