璃柱。曝气生物滤池采用内径 15 cm 的透明有机玻
璃柱制成，总高度 200 cm。陶粒填料粒径为 5 mm，
高度 100 cm。设计流量 4 L·h

-1

，水力停留时间

（HRT）为 2.2 h。

原水经蠕动泵 1 进入臭氧反应柱，经臭氧预氧

化后进入调节水箱进行曝气，

驱除剩余的臭氧，之后

废水由蠕动泵 2 送入曝气生物滤池。滤池采用气水
联合反冲洗，

反冲洗周期为 7～8 d。

1.2

分析方法

COD：

重铬酸钾法；BOD

：

稀释与接种法；氨氮：

纳氏试剂分光光度法；总磷：钼酸铵分光光度法；浊

度：分光光度法；色度：铂钴标准比色法

[18]

（色度测

定用 K

PtCl

和 CoCl

·6H

O 配成标准色列，在 455

nm 处测定吸光度）；

254

：254 nm 处测定水样吸光

度；

pH：

PHB-4 型便携式 pH 计。

1.3

进水水质

试验用水取自浙江嘉兴某废纸造纸厂生化二沉

池出水，该水缺乏氮、磷，为满足 BAF 生物处理，试
验时添加碳酸铵和磷酸二氢钾作为氮源和磷源，其
进水水质各指标平均值如下：COD 为 165 mg·L

-1

，

BOD

为 33.2 mg·L

-1

，UV

254

为 1.39 cm

-1

，氨氮质量浓

度为 8.93 mg·L

-1

，总磷质量浓度为 1.8 mg·L

-1

，色度

为 227.5 度，浊度为 83.0 NTU，pH 为 7.86。

结果与讨论

2.1

臭氧预氧化

2.1.1

臭氧预氧化时间的确定

臭氧投量为 50 mg·L

-1

，臭氧预氧化对废水可生

化性的影响如图 2 所示。由图 2 可知，随着臭氧接触
时间的增加，废水的 COD 逐渐降低，BOD

逐渐升

高。当接触时间为 8 min 时，废水的 COD、BOD

由初

始时的 152、31.9 mg·L

-1

变为 110、49.5 mg·L

-1

，废水

的 B/C 由 0.21 提高到 0.45，可生化性得到了显著提
高。进一步延长接触时间至 15 min，废水的 B/C 仅提

高 0.03，增幅不大。

2.1.2

GC-MS 分析

为进一步研究臭氧对废水可生化性提高的机

理，将进水与臭氧接触 8 min 后的水样进行气相色
谱 - 质谱（GC-MS）分析。

结果表明，

通过臭氧预氧化，

废水中的苯类有机物

含量降低，

小分子的酸、醇、酮类物质的含量有较大幅

度的上升，

长链烷烃种类减少，

含量降低。可见在臭氧

氧化作用下，

微生物难降解的苯类有机物、长链烷烃在

短时间内降解成为小分子有机物，从而使得废水的可

生化性得到了显著的提高。

2.2

臭氧 -BAF 联合工艺对污染物的降解

2.2.1

对 COD 的去除效果

臭氧投加量 50 mg·L

-1

，接触时间 8 min，BAF 流

量 4 L·h

-1

，气水体积比 3：1，联合工艺对 COD 的去

除效果如图 3 所示。从图 3 中可以看出，联合工艺对

COD 的去除效果较为稳定。在进水平均 COD 为

172 mg·L

-1

情况下，臭氧预氧化单元出水平均 COD

为 129 mg·L

-1

，其对 COD 的去除率为 22.2% ～

28.2%，

后续 BAF 单元的平均去除率达到 39.8%。联

合工艺的 COD 总平均去除率达到 54.9%，平均出水

COD 为 77.7 mg·L

-1

。因此，

联合工艺对 COD 的去除

为臭氧单元和 BAF 单元共同作用。

2.2.2

对 UV

254

的去除效果

254

主要表示在 254 nm 处吸收的具有 C=C、

C=O 双键结构的有机物，

如酚类、多环芳烃、芳香酮、芳

香醛等含有苯环结构的物质。臭氧投加量 50 mg·L

-1

，

接

触时间 8 min，BAF 流量 4 L·h

-1

，气水体积比 3：1，联

合工艺对UV

254

的去除效果如图 4 所示。由图 4 可

知，臭氧预氧化对 UV

254

的去除起主导作用，平均去

除率为 70.4%，BAF 单元的去除率仅为 14.0%。臭氧
出水中含有二丁基羟基甲苯、邻笨二甲基二异丁酯
等芳香族有机物，

而这些有机物难以被微生物降解。

图 2 臭氧预氧化对废水可生化性的提高

Fig.2

Improvement of wastewater biodegradability by preozonation

100

120

140

160

min

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

图 3 臭氧 -BAF 工艺对 COD 的去除效果

Fig.3

Removal of COD by O

-BAF process

陈力行等，

造纸废水臭氧－曝气生物滤池深度处理技术研究