CN107777840A - 一种处理地下水中苯系物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种处理地下水中苯系物的方法，该方法对受苯系物污染的地下水首先进行砂滤预处理，通过石英砂滤料的过滤作用，使砂滤池出水SS不超过30mg/L，然后砂滤出水进入臭氧接触氧化池，臭氧在催化剂的催化作用下将废水中的芳香族化合物分解为小分子脂肪烃，最后通过BAF的生物降解作用将废水中的COD含量降低，同时BAF的独特吸附过滤作用可以有效降低SS，形成稳定的出水水质。本发明的有益成果：该方法COD去除效率高，保证出水COD指标稳定在80mg/L以下，同时投资和运行成本较低。

Description

一种处理地下水中苯系物的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种处理地下水中苯系物的方法。
背景技术
受化工污水污染的地下水中的污染物成分复杂，除了一般污染物外还有氨、氨氮、硫化物、硫代氰酸盐、氰化物、酚、苯并芘等，其化学需氧量（COD） 含量较高，难生化降解的芳香族化合物多，处理较复杂。
而目前对受到苯系物污染的地下水的处理主要采用浮选、生化为主的老工艺，其中生化单元多采用传统活性污泥法或A/O、氧化沟及SBR工艺等。经这种工艺处理后的废水通称为二级生化出水，其COD含量基本在120—150mg/L左右，难以达到80mg/L以下。其原因是由于二级生化出水中的污染物主要是芳香族类化合物，现有处理工艺和技术难以生化降解，因此，亟需开发相应的腈纶废水深度处理工艺。
《水中苯系物的深度处理工艺实践》（张勇，鞍钢技术，2015，Vol.394 NO.4，32-35页）中公开了“臭氧氧化+电絮凝”处理二级生化后腈纶废水的方法，经过处理后，出水COD平均值≤80 mg/L，峰值小于≤100 mg/L，出水不能稳定达标，且电絮凝技术污泥产量大，带来污泥的二次处理问题。
《臭氧催化氧化一超滤一反渗透深度处理废水中苯系物的工程实例》（郭军，工业用水与废水，2015,Vol.46, NO.4，60-61页 ）中公开了“臭氧催化氧化一超滤一反渗透”的工艺。该工艺出水各项指标均优于GB／T19923-2005(城市污水再生利用工业用水水质》的要求，但膜处理的一次投资费用高，且膜易堵塞，运行维护费用非常高，实际应用中带来的二次问题较多。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理地下水中苯系物的方法，该方法对水中的芳香族化合物具有较强的去除效果，能够保证出水COD指标稳定在80mg/L以下。
一种处理地下水中苯系物的方法，是臭氧在催化剂的催化作用下将芳香族化合物分解为小分子脂肪烃，然后通过BAF的生物降解作用将废水中的COD含量降低；同时BAF的独特吸附过滤作用可以有效降低SS，形成稳定的出水水质。该方法包括以下步骤：
（1）对受到苯系物污染的地下水进行砂滤预处理，砂滤池内装有石英砂滤料，砂滤池出水SS不超过30mg/L，处理出水进入步骤（2）；
（2）臭氧催化接触氧化处理：向臭氧接触氧化池的氧化室中添加悬浮填料，并向进水室内投加催化剂硫酸亚铁，处理出水从进水口进入，沿一级隔板和二级隔板折向流动，最后经衰减室的出水口流出，氧化后出水进入步骤（3）；
（3）曝气生物滤池处理：曝气生物滤池（BAF）采用间歇式曝气充氧，维持溶解氧2mg/L。
步骤（1）中的石英砂滤料粒径沿砂滤池高度方向从上到下依次为Φ0.5～1.0 mm、Φ1.0～2.0 mm及Φ2.0～4.0mm。
步骤（2）中处理出水中臭氧投加量为20-45mg/L；废水中催化剂硫酸亚铁的投加量为1-3mg/L;悬浮填料为聚丙乙烯立体球状填料，直径为Φ80mm，比表面积为800m2/m3,投加量为5个/m3;水力停留时间为25-60min。
步骤（3）中BAF空塔水力停留时间为80-140min。
本发明与现有技术相比，具有如下突出的优点和效果：
（1）在催化剂作用下，臭氧氧化反应中的主要成分氢氧自由基的产率得到了极大提高，氧化出水可生化性大大增加，对整体工艺去除COD起到了关键作用。
（2）砂滤放在臭氧氧化池之前，避免了二级生化出水中的SS对臭氧的无谓消耗，提高了COD的去除效率，降低的了运行成本。
（3）曝气生物滤池的间歇充氧，避免了生物过度氧化的出水SS增高问题，又降低了能耗，同时曝气生物滤池的填料自身带有的过滤功能，避免再次加设沉淀装置，减少了投资成本。
附图说明
图1 为本发明地下水中苯系物处理工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明，实施例是为了更好的理解本发明，但对本发明不构成限制。
本发明的地下水中苯系物处理的方法包括以下步骤：
（1）对地下水中的苯系物进行砂滤预处理，砂滤池内装有石英砂滤料，砂滤池出水SS不超过30mg/L，处理出水进入步骤（2），其中，石英砂滤料粒径沿砂滤池高度方向从上到下依次为Φ0.5～1.0 mm、Φ1.0～2.0 mm及Φ2.0～4.0mm；
（2）臭氧催化接触氧化处理：向臭氧接触氧化池的氧化室9中添加悬浮填料，并向进水室内投加催化剂硫酸亚铁，氧化后出水进入步骤（3），其中，处理出水中臭氧投加量为20-45mg/L；废水中催化剂硫酸亚铁的投加量为1-3mg/L;悬浮填料为聚丙乙烯立体球状填料，直径为Φ80mm，比表面积为800m2/m3,投加量为5个/m3;水力停留时间为25-60min；
（3）曝气生物滤池处理：曝气生物滤池（BAF）采用间歇式曝气充氧，维持溶解氧2mg/L，空塔水力停留时间为80-140min。
实施例1：
如图1，某受苯系物污染的地下水经沉砂→调节→隔油→一二级浮选→活性污泥法→二沉池的常规处理后出水，该出水为二级生化出水，水质指标为COD120mg/L，BOD520mg/L，悬浮物SS150mg/L。
用砂滤池对上述二级生化出水进行过滤处理，砂滤池的有效容积为204m3,滤池内由上到下依次添加Φ0.5～1.0 mm、Φ1.0～2.0 mm及Φ2.0～4.0mm的石英砂滤料（市售），水力停留时间为40min，平均滤速7.5m/h。通过石英砂过滤可将二级生化出水中的SS去除80%以上，保证臭氧氧化池内废水SS不超过30mg/L，以免由于臭氧氧化的非选择性，使得SS优先于水中溶解的芳香烃化合物消耗很多臭氧。本实施例中经过砂滤后的出水SS为28mg/L，COD 为104mg/L，BOD5为15mg/L，BOD5 /COD为0.14，废水的可生化性不高。
砂滤池出水进入臭氧接触氧化池，在氧化池的进水室8内添加催化剂硫酸亚铁，投加量为1mg/L，硫酸亚铁可以提高臭氧分解为氢氧自由基的产率，氢氧自由基标准电极电位为2.80V，可把芳香烃化合物的苯环打开，将其氧化为小分子的丙酸、乙酸等脂肪烃化合物，从而被生化细菌降解；臭氧接触氧化池的有效容积为124.5m3，氧化室内加聚丙乙烯立体球状填料（市售），直径为Φ80mm，比表面积为800m2/m3，投加量为312个，投加入球状填料后，可以依靠球状填料内巨大的比表面积为臭氧和废水反应提供充足的空间。本实施例中臭氧氧化池水力停留时间25min，臭氧投加量20mg/L。经过臭氧氧化后出水COD为154mg/L，BOD5为47mg/L，BOD5/ COD为0.31，废水的可生化性得到了较大的提高。
臭氧氧化后出水进入曝气生物滤池，曝气生物滤池既有生物降解的作用，又有过滤吸附等功能，所以它具备了体积小，占地少，处理效率高，出水水质稳定，省二沉池，简化工艺流程和操作，工程投资较少等优点。本实施例中BAF滤池内采用市售Φ3～5mm 的球状生物质滤料，所用的滤头为带帽长柄滤头，长度405mm；BAF的有效容积为400m3，空塔水力停留时间为80min；曝气风机由池内的溶解氧探头控制，当池中溶解氧浓度低于2mg/L时，曝气风机启动，当溶解氧浓度达到2mg/L时，风机关闭，通过这种间歇供氧方式，可以避免生物过度氧化，出水中白色悬浮物增多，使得出水SS超标；曝气生物滤池48小时后滤料堵塞，用BAF出水对其进行反冲洗。
BAF处理后的出水COD为35mg/L，SS为2mg/L，BOD5为8mg/L，达到了COD小于60mg/L的要求。
实施例2：
某受苯系物污染的废水，采用调节-隔油-涡凹气浮-溶气气浮-活性污泥法处理，处理后的出水COD为106mg/L，BOD5为19mg/L，SS为120mg/L。依次采用本方明内容部分述及的各个步骤方法，用砂滤池进行过滤预处理，砂滤池水力停留时间为30min,反冲洗时间周期为48小时，处理后的SS为22mg/L。砂滤池出水进入臭氧接触氧化池内，在催化剂的催化作用下，臭氧分解产生的氢氧自由基将难降解污染物生产乙酸、丙酸等中间产物，催化剂硫酸亚铁的投加量为3mg/L，臭氧接触氧化池中添加悬浮填料，增加气液接触表面积；臭氧投加量为45mg/L，臭氧与废水的有效接触时间为60min,臭氧接触氧化池后的出水BOD5/ COD为0.34；臭氧氧化后的出水进入曝气生物滤池，在BAF内的空塔停留时间为140min，采用间歇曝气充氧，池中溶解氧浓度为2mg/L，BAF的反冲洗周期为48小时。
BAF处理后出水COD为35mg/L，BOD5为9mg/L，SS为3mg/L。
实施例3：
某受化工污染的地下水，采用沉砂→调节→隔油→一二级浮选→氧化沟→二沉池常规处理，处理后的二级出水COD为98mg/L，BOD5为14mg/L，SS为137mg/L。依次采用本方明内容部分述及的各个步骤方法，用砂滤池进行过滤预处理，砂滤池水力停留时间为45min，处理后的SS为30mg/L。砂滤池出水进入臭氧接触氧化池内，在催化剂的催化作用下，臭氧分解产生的氢氧自由基将难降解污染物生产乙酸、丙酸等中间产物，催化剂硫酸亚铁的投加量为2mg/L，臭氧接触氧化池中添加悬浮填料，增加气液接触表面积；臭氧投加量为45mg/L，臭氧与废水的有效接触时间为40min,臭氧接触氧化池后的出水BOD5/ COD为0.39；臭氧氧化后的出水进入曝气生物滤池，在BAF内的空塔停留时间为120min，采用间歇曝气充氧，池中溶解氧浓度为2mg/L，BAF的反冲洗周期为48小时。
BAF处理后，工艺出水COD为45mg/L，BOD5为7mg/L，SS为5mg/L。

Claims (4)

1.一种处理地下水中苯系物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对监测井中的地下水抽取后进行砂滤预处理，砂滤池内装有石英砂滤料，砂滤池出水SS不超过30mg/L，处理出水进入步骤2；
步骤2、臭氧接触氧化处理：步骤1的处理出水从进水室底部进水口进入臭氧接触氧化池内，并向进水室内投加催化剂硫酸亚铁，催化臭氧分解产生更多羟基自由基；废水经进水室上端缺口进入氧化室，氧化室底部设有钛盘曝气器，并添加有悬浮填料，以增大臭氧与废水的接触面积，氧化室内废水经底部缺口进入衰减室，在衰减室内臭氧衰减分解，并在上端出水口设置隔板，防止未衰减的臭氧带入后续生化处理中，对微生物产生不利影响，氧化后出水进入步骤3；
步骤3、曝气生物滤池处理：曝气生物滤池采用间歇式曝气充氧，维持溶解氧2mg/L。
2.如权利要求1所述的处理地下水中苯系物的方法，其特征在于，步骤1中的石英砂滤料粒径沿砂滤池高度方向从上到下依次为Φ0.5～1.0 mm、Φ1.0～2.0 mm及Φ2.0～4.0mm。
3.如权利要求1所述的处理地下水中苯系物的方法，其特征在于，步骤2中处理出水中臭氧投加量为20-45mg/L；催化剂硫酸亚铁的投加量为1-3mg/L；悬浮填料为聚丙乙烯立体球状填料，直径为Φ80mm，比表面积为800m2/m3，投加量为5个/m3；水力停留时间为25-60min。
4.如权利要求1所述的处理地下水中苯系物的方法，其特征在于，步骤3中曝气生物滤池的空塔水力停留时间为80-140min。
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