三相催化氧化工艺应用于工业园区污水深度处理

天 津 科 技

TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGY

Vol.46 No.9Sep. 2019

应用技术

三相催化氧化工艺应用于工业园区污水深度处理

刘 翊1，曹安伟2

(1. 天津泰达新水源科技开发有限公司 天津300457；2. 南京神克隆科技有限公司 江苏南京211100)

1 234 ,1234 摘 要：天津市某开发区污水处理厂针对生化二沉池出水COD指标较高难以满足天津市新排放标准的问题，在提标改造工程中采用三相催化氧化工艺作为主体工艺，工程运行效果表明：该工艺处理效果明显，对低浓度难降解COD的去除率达50%以上，出水总磷在0.1mg/L以下，出水各指标均优于天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》中A标准。

关键词：工业园区废水 三相催化氧化工艺 低浓度难降解COD

中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：1006-45(2019)09-0055-02

Application of Three-phase Catalytic Oxidation Process to Advanced

Treatment of Industrial Park Wastewater

LIU Yi1，CAO Anwei2

(1. Tianjin TEDA New Water Technology Development Co. Ltd.，Tianjin 300457，China；

2. Nanjing Clone Technology Co. Ltd.，Nanjing 211100，Jiangsu Province，China)

Abstract：A wastewater treatment plant in a development zone in Tianjin adopts three-phase catalytic oxidation technology as the main process in the upgrading and reconstruction project in order to solve the problem that the COD index of the efflu-ent of the biochemical secondary sedimentation tank is too high to meet the new emission standards in Tianjin. The results of engineering operation show that the treatment effect is obvious, the removal rate of low-concentration and refractoryCOD is more than 50%, and the total phosphorous in effluent is below 0.1 mg/L. The effluent indicators are all better than the A stan-dard in the Tianjin Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant.

Key words：industrial park wastewater；three-phase catalytic oxidation process；low-concentration and refractory COD

以生物制药、化学材料、印染、化工、造纸等为代表的工业园区废水高效深度处理是业内研究的热点。综合工业园区废水不但成分复杂，有毒物质多，而且水量大、水质不稳定。经二级处理后多为难降解有机物，可生化性差。对生化性较差的难降解有机物的处理，是工业废水处理提标升级公认的难题[1]。

厂污染物排放标准》中A标的要求(地表类Ⅳ类水

标准)无法稳定达标[2]。污水厂经过一年的三相催化氧化和两级臭氧+炭砂滤池两种高级氧化技术的现场中试，通过中试效果对比以及多次专家组评审，并结合两种技术方案类似工程案例考察结果，最终选择 了三相催化氧化的工艺技术应用于污水厂深度提标改造。

1 项目背景

天津市某开发区污水厂一、二期工程设计处理水

量为5万t/d，污水厂原深度处理采用气浮+活性炭吸附脉冲澄清池+纤维转盘滤池处理工艺，稳定运行一年，处理效果只能达到国家一级A标的出水要求，对照天津市新地标DB 12/599—2015《城镇污水处理

收稿日期：2019-08-20

2 工程进出水指标设计及工艺流程

2017年污水厂生化二沉池出水作为本次提标改造工程进水水质的设计依据，在此基础上留有一定的余地。设计出水执行天津市新地标DB 12/599—2015《城镇污水处理厂污染物排放标准》中A标准，具

·56· 天 津 科 技 第46卷 第9期

体进、出水指标设计见表1。

表1 提标改造工程进、出水指标设计

Tab.1 Design of influent and effluent indexes for upgrad-ing and reconstruction project 单位：mg/L项目 CODcr TP TN NH3-N SS BOD5 pH值进水 85 1 7 1.5 30 13 6～9

出水 25 0.3 7 1.5 5 5 6～9

针对该工业园区污水厂废水中难降解COD的处理[3]，本次提标工程确定选用三相催化氧化工艺作为深度处理的主体工艺，具体工艺流程见图1。

图1 提标改造工程工艺流程图

Fig.1 Flowchart of upgrading and reconstruction project

污水厂生化二沉池出水由提升泵提升至三相催化氧化反应器，经双催化反应器断链开环后进入双氧化反应器，进行催化氧化反应、催化缩合反应，把大部分有机物分解为二氧化碳、水或简单的小分子物质；经三相催化氧化反应器处理后的水自流进入调节稳定池，在调节稳定池内将废水中残留的、难降解的、水溶性小分子污染物进一步氧化，同时进行催化缩合反应，并形成一些可被絮凝的物质，提高混凝性和沉降性，有利于后续固液分离；最后进入污水厂脉冲澄清池进行固液分离，出水可达标排放。

3 工程构筑物及设计参数

①提升池：提升污水以满足后续处理流程竖向衔接的水力要求，尺寸为13.5m×9m×4.5m，有效容积为500m3，安装提升泵3台(2用1备)。 ②三相催化氧化反应器：废水经双催化反应器断链开环后又进入双氧化反应器，进行催化氧化反应、催化缩合反应，把大部分有机物分解为二氧化碳、水或简单的小分子物质，尺寸为直径3.5m、高12m，单座有效容积为110m3，安装双催化反应器5座，双氧化反应器1座。

③调节稳定池：经三相催化氧化反应器处理后的

水自流进入调节稳定池，在调节稳定池内将废水中残留的、难降解的、水溶性小分子污染物进一步氧化，同时进行催化缩合反应，并形成一些可被絮凝的物质，提高混凝性和沉降性，有利于后续固液分离，确保出水COD、色度和总磷等达标，尺寸为60m×24m×7.5m，有效容积为4200m3，安装磁悬浮风机2台，1用1备。 ④脉冲澄清池：经完全反应且调碱后进入脉冲澄清池进行固液分离，确保出水SS达标，分为1座两组，总尺寸25.7m×22m×4.65m，污泥层面积为440m2，污泥层沉降速率为3.1m/h，安装鼓风机2台(1用1备)，真空泵2套。

4 工程调试运行情况及经济分析

工程调试运行情况：2017年11月，三相催化氧化深度处理系统开始进水加药，开机初期主要检查加药系统是否渗漏、自控系统是否稳定。2018年1月正常调试后生化二沉池出水通过提升泵直接进入三相催化氧化系统进行处理。

三相催化氧化系统自开机调试运行以来已达标稳定运行14个月左右，足以证明其具备处理效果好、稳定性强等优点。通过一年多的调试运行，针对污水厂不同水质已摸索出较为经济合理的运行参数。 三相催化氧化工艺稳定运行后，该工程出水水质优于预期目标。COD去除率高达50%以上、TP去除率高达99%以上，出水平均COD＜21mg/L、TP＜0.1mg/L、SS＜4mg/L、色度＜4倍，不仅达到天津市DB 12/599—2015《城镇污水处理厂污染物排放标准》中A标的要求，而且有些指标甚至优于地表水IV类水标准。

5 结 论

①三相催化氧化工艺在工业园区废水提标改造

工程中去除难降解COD高效稳定，耐冲击负荷能力强，COD去除率高达50%以上，出水水质能够达到且优于天津市DB 12/599—2015《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的A标准。

②通过调整三相催化氧化运行参数，利用废酸代替浓硫酸可以降低一定的运行费用。■

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2019年9月 刘桐玮等：关于超滤膜系统的优化运行研究 ·59·

滤时，超滤进水泵启动2台，频率为50Hz。

超滤系统正常运行过程中必须对超滤膜进行常规反洗及CEB加强反洗。CEB加强反洗每组膜需投加200～500μL/L的酸溶液或碱溶液，为保证膜丝通透性需及时进行CEB加强反洗[2]。

4 超滤系统运行合理性分析

为保证超滤系统安全运行，保证出水指标合格，降低超滤运行电耗及药耗成本，对超滤系统提出以下两点优化运行方案。 4.1 超滤进水泵

当前超滤膜运行压力维持在0.18MPa，设计超滤系统进水压力应不高于0.22MPa，虽然可满足设计要求，但超滤进水泵维持在较高频率运行，超滤系统过滤时由于进水泵的运行而消耗了大量的电能。因此合理降低超滤进水泵运行频率，保证超滤产水流量维持在合理范围内，可大幅节约电能消耗，降低制水成本。

以单台超滤运行为例：单台超滤运行时，进水压力为0.18MPa，产水流量为230m3/h，超滤进水泵运行频率为40Hz，将进水泵频率降低至38Hz，自清洗过滤器进水压力为0.17MPa，超滤进水压力为0.15MPa，超滤产水流量为210m3/h，超滤产水流量未明显减少，进水泵频率明显降低，节约大量电能。 4.2 超滤CEB加强反洗

当前超滤膜使用过程中经50次常规反洗后，超滤产水流量为170m3/h，低于正常产量，完成60次常规反洗再进行CEB清洗后，产水流量明显提升，可达到210～230m3/h。CEB清洗在药剂选择上，当前运行模式为酸-碱切换使用，本次使用酸进行清洗，下

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次使用碱进行清洗。由于目前水质硬度较低，水中藻

类微生物数量较高，应增加碱溶液(次氯酸钠)清洗频次。当水质硬度较高时，则应考虑使用酸溶液(盐酸)进行清洗。 据此，将酸碱投加步序调整为每投加6次碱溶液投加1次酸溶液，通过次氯酸钠的清洗浸泡抑制微生物的滋生，保持膜丝的湿润，保证超滤系统达到设计产量[3]。

5 结 论

①超滤膜系统经过改造后，产水流量满足设计要求，水量稳定，出水水质符合标准。 ②改造后系统电耗降低，在保证产水流量满足设计要求的前提下，将原设计超滤进水泵运行方案进行调整，降低了进水泵运行频率，吨水电耗降低，节约了制水成本。 ③改造后系统药耗降低，在超滤CEB反洗方面，将酸碱药剂的使用频次进行调整，降低了酸药剂的使用，提高了碱药剂的使用频次，满足当前原水水质条件，更有利于提高超滤膜的清洗效果，减少效果不明显的药剂，降低制水成本。■ 参考文献

［1］ 马知敬，刘秀娟，宋英豪. 超滤装置运行工况探索研

究[J]. 广州化工，2015，43(13)：1-166，216.

［2］ 刘煜昊. 工业超滤系统CEB清洗方案的研究[J]. 化

工管理，2014(27)：188-1.

［3］ 吴忠东，吴卫民. 基于超滤膜的净水工艺改造效果与

维护[J]. 广东化工，2018，45(12)：277-278，283.

参考文献

［1］ 李金国. 化工废水控制及处理技术论析[J]. 化学工程

与装备，2012(12)：199-201.

［2］ 袁文欣. 化工废水的治理与环境保护[C]. 郑州：科

技、工程与经济社会协调发展——河南省第四届青年学术年会论文集，2004：451-4.

［3］ 薛勇，蒋宝军. Fenton法在污水处理中的应用与研究

进展[J]. 中国资源综合利用，2011(8)：60-62.