石油化工廢水(石化廢水)種類繁多、成分復雜、污染物濃度較高、部分有機物具有生物或環境毒性、可生化性較差且水質水量波動大,屬于較難處理的工業廢水,對環境污染十分嚴重.石化廢水處理廠尾水可生化性較差,主要為結構復雜、難被生物降解,且具有一 定的生物毒性的有機污染物.目前我國對環境保護日漸重視,其中天津市《城鎮污水處理廠水污染物排放標準》(DB 12599-2015)將COD排放濃度限值定為30 mg·L-1.由此可見,亟需開發適當的深度處理技術,通過提升二級處理工藝的效能以提高出水水質,來滿足排放要求.

　　石化廢水處理廠尾水中對COD貢獻較大的多為含不飽和鍵、難被生物降解的有毒有機物以及部分溶解性微生物產物,這些物質具有很強的環境毒性.直接采用傳統的生化深度處理工藝,如曝氣生物濾池等,很難有效大幅度提高出水水質.目前主要的石化廢水深度處理技術包括:超濾-反滲透、混凝-沉淀-過濾[7]、Fenton氧化、O3氧化和活性炭吸附等.采用超濾-反滲透工藝對石化廢水進行深度處理,出水水質好,但是成本較高;混凝-沉淀-過濾工藝具有技術成熟、原理簡單、可操作性 強和成本低,但工藝對溶解性有機物處理效果有限,易造成二次污染;Fenton氧化工藝具有反應迅速、氧化徹底、所需構筑物簡單和占地面積小等特點,然而,Fenton工藝在研究過程中通常都需要通過投加化學藥劑調節處理廢水的pH,不僅增加了工藝的復雜性,同時也提高了處理成本.O3具有極 強的氧化性能,既具有將一些小分子有機物直接礦化,還具有能將環烷烴類、長鏈醛酮類、長鏈酯類等難降解大分子物質降解為毒性小的小分子有機物,從而有效地提高石化尾水的可生化性.雖然O3氧化特性明確、技術成熟,但是由于O3在水處理中利用率較低,且其氧化性能有限,無法將石化廢水中難降解有機物完全礦化為CO2和H2O,致使必 須 加 大用量才能有效降低污染物濃度,導致處理成本較高,因此在大多數情況下,O3更適宜與生化處理技術配合使用,以達到進一步去除石化廢水中有機物的目的.O3-BAC工藝是先利用臭氧的氧化作用將難降解有機物氧化成易被微生物利用的有機物,再利用BAC單元椰殼活性炭進行吸附及微生物降解,共同去除有機污染物的物化-生化處理工藝.該工藝具有吸附作用強、去除效率高、成本低及操作簡單等優點,在廢水深度處理工藝中已被廣泛引用.

　　盡管近年來對于O3-BAC工藝研究已逐漸成熟,但對于O3-BAC工藝深度處理石化尾水的機制探討還不夠深入,尤 其 是對于O3氧化前后對BAC單元的微生態環境的影響研究得還不多.基于以上研究背景,本實驗以華北某石化企業污水處理廠尾水作為研究對象,采用O3-BAC工藝進行污水處理廠尾水的深度處理.分別從O3氧化前后水質變化特性及分子生物學角度分析O3-BAC工藝深度處理石化尾水機制.同時,探討了O3氧化前后水質變化對BAC單元微生態環境影響,以期為O3-BAC工藝用于石化廢水尾水深度處理提供理論依據和技術支持.

　　1材料與方法1.1中試實驗裝置及運行參數

　　整體實驗裝置主要由兩個工藝組成,分別是BAC工藝和O3-BAC工藝,裝置示意圖如圖1所示.通過兩個工藝對比分別考察了O3氧化對石化尾水中污染物特征及BAC單元中微生態環境的影響.其中,O3發生器選用3S-A10型O3發生器(),以氧氣作為氣源,O3產量很大為10 g·L-1,進氣流量為1 L·min-1.O3濃度測定儀選用3S-J5000型氣態O3濃度測定儀().O3接觸柱及O3緩沖柱主體材質均為有機玻璃,有效高度均為2.5 m,內徑均為200 mm,O3接觸柱底部設置鈦合金O3曝氣盤.O3尾氣由內部填充有椰殼活性炭的破壞器分解破壞.BAC柱主體材質為有機玻璃,填料為石油化工專 用果殼活性炭(),粒徑2~4 mm,活性炭層有效高度為2.5 m,內徑為200 mm.前期實驗優化了O3投加量、停留時間及生物活性炭柱運行條件分別為:O3接觸時間為40 min,O3投加量為20 mg·L-1,BAC單元空床停留時間為1.5 h.

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