吹脫法對(duì)半焦廢水預(yù)處理研究

崔 崇，馬慶元，張 薇，單明軍

（遼寧科技大學(xué)，遼寧 鞍 山114051）

1 引言

半焦（又稱(chēng)為蘭炭）是由煤低溫干餾所得的可燃固體產(chǎn)物，半焦生產(chǎn)所排放的廢水成分復(fù)雜，為高含氮、高COD、毒性大、難生化降解的工業(yè)廢水［1］。由于該廢水的污染物濃度太高，無(wú)法直接進(jìn)行生化降解，因此，需經(jīng)預(yù)處理降低一定量的污染物后再進(jìn)行生化無(wú)害化處理。

利用廢水中所含氨氮的實(shí)際濃度和平衡濃度之間存在的差異，在堿性條件下用空氣吹脫，使廢水中的氨氮不斷地由液相轉(zhuǎn)移到氣相中［2］，達(dá)到從廢水中去除氨氮的目的。同時(shí)，低沸點(diǎn)的有機(jī)物也在此過(guò)程中被吹脫出來(lái)，從而使得氨氮和COD的濃度大大降低，達(dá)到后續(xù)可生化處理的條件［3］。

2 材料與方法

實(shí)驗(yàn)用水是來(lái)自陜西省榆林某蘭炭生產(chǎn)廠排放的蘭炭廢水，即半焦廢水。該廢水顏色呈深褐色，并有非常刺鼻的氣味，具體水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表。

表1 半焦化廢水水質(zhì)

本實(shí)驗(yàn)采用吹脫法，在實(shí)驗(yàn)中，取一定量的半焦廢水放入容器中，通過(guò)氣泵及微孔釋放器將微小氣泡充至廢水中，進(jìn)行氨氮和低沸點(diǎn)有機(jī)物的吹脫［4］。在吹脫前用碳酸鈉調(diào)整廢水的pH值，在20～70℃的不同溫度下吹脫0．5～2．0h，取出吹脫后水樣并對(duì)其進(jìn)行氨氮和COD的測(cè)定，實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。

圖1 預(yù)處理實(shí)驗(yàn)裝置

3 結(jié)果與討論

3．1 溫度對(duì)氨氮、COD去除率的影響

采用吹脫實(shí)驗(yàn)的半焦廢水pH值為9．0，實(shí)驗(yàn)的溫度范圍在20～70℃之間，以10℃為一個(gè)考察梯度，總共設(shè)置6個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的水樣中的氨氮、COD進(jìn)行測(cè)定。觀察其變化情況，根據(jù)氨氮、COD去除率的狀況來(lái)確定最佳吹脫溫度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)氨氮、COD在不同溫度下進(jìn)行吹脫的去除率做出曲線（圖2）。

圖2 不同溫度下去除COD和氨氮的效果

從圖2中的曲線可以得出：隨著溫度的升高，氨氮和COD的去除率也在升高，當(dāng)溫度在50℃時(shí)，氨氮和COD的去除效率最高，分別達(dá)到62%和21%。溫度再升高，氨氮和COD的去除效率提高不大。

3．2 pH值對(duì)氨氮、COD去除率的影響

確定操作溫度為50℃，在此溫度下，采用碳酸鈉溶液來(lái)調(diào)節(jié)廢水的pH值。將pH值由9．0～10．5均分，并以0．3為一個(gè)考查梯度，總共設(shè)置6個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。與溫度實(shí)驗(yàn)相接近，在各個(gè)容器中加入相同水質(zhì)的同量污水，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的水樣測(cè)定吹脫后的氨氮和COD。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)氨氮、COD在不同pH值下的去除率作曲線（圖3）。

圖3 不同pH值下去除COD和氨氮的效果

從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，在pH值增大的過(guò)程中，氨氮和COD的去除率趨于平穩(wěn)上升，當(dāng)pH值為9．6時(shí)，氨氮和COD的去除率為最高，分別達(dá)到69%和23%。進(jìn)一步提高pH值，氨氮和COD的去除率變化不大。

3．3 吹脫時(shí)間對(duì)氨氮、COD去除率的影響

確定吹脫溫度為50℃，pH值調(diào)節(jié)在9．6左右的時(shí)候，將通過(guò)吹脫時(shí)間的變化來(lái)測(cè)定其對(duì)氨氮、COD去除的情況。

將實(shí)驗(yàn)的時(shí)間范圍設(shè)定為0．5～2．0h，以0．5h為一個(gè)考察梯度，總共設(shè)置4個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，并且對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的水樣中的氨氮、COD進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)記錄下其去除率，計(jì)算出其濃度。觀察其變化情況，根據(jù)氨氮、COD去除率狀況來(lái)確定最佳的吹脫時(shí)間。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以對(duì)氨氮、COD在不同時(shí)間的去除率作出曲線（圖4）。

圖4 不同時(shí)間下去除COD和氨氮的效果

由圖4中的曲線可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)吹脫時(shí)間在0．5～2．0h這個(gè)時(shí)間段時(shí)氨氮、COD的去除率有較明顯的上升趨勢(shì)，由此可以判斷出在1．5h這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，對(duì)于氨氮、COD的去除效果最佳。

通過(guò)吹脫法來(lái)處理半焦廢水發(fā)現(xiàn)，吹脫的方式能有效地去除半焦化廢水中的氨氮和COD的含量。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用溫度、pH值、時(shí)間這3種條件，通過(guò)對(duì)其逐一調(diào)節(jié)來(lái)觀察這3種條件對(duì)半焦廢水中氨氮、COD去除率的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：當(dāng)吹脫溫度達(dá)到50℃，pH值在9．6，反應(yīng)時(shí)間在1．5h的時(shí)候，半焦廢水中的氨氮和COD去除率分別可以達(dá)到83%和30%。

3．4 最優(yōu)條件下半焦廢水中氨氮、COD的去除效果

將吹脫實(shí)驗(yàn)的溫度設(shè)定在50℃，pH值調(diào)節(jié)在9．6，時(shí)間定為1．5h。取一定量廢水水樣進(jìn)行6次平行實(shí)驗(yàn)，記錄下氨氮、COD去除率，并計(jì)算出其濃度，然后繪制出曲線表（圖5）。

圖5 相同溫度、pH值、吹脫時(shí)間的條件下去除COD和氨氮的效果

從圖5中可以看出，氨氮和COD的去除率所分別畫(huà)出的兩條曲線都近似于相平。相對(duì)于縱坐標(biāo)的數(shù)值觀察，氨氮的去除率范圍在70%～80%；COD的去除率范圍在24%～28%，處理效果比較穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)用吹脫法對(duì)半焦廢水進(jìn)行對(duì)氨氮、COD去除處理的條件實(shí)驗(yàn)研究，可得如下結(jié)論。

（1）控制水浴溫度在50℃，pH 值為9．6，反應(yīng)時(shí)間為1．5h時(shí)，去除氨氮、COD的效果最佳，氨氮的去除率可達(dá)75%左右，COD的去除率可達(dá)26%左右。

（2）當(dāng)半焦廢水中氨氮和COD的濃度高達(dá)2 500和30 000左右時(shí)，經(jīng)過(guò)吹脫預(yù)處理后，氨氮和COD的濃度可分別降到630和22 000左右，經(jīng)污水處理站調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)調(diào)節(jié)后，可達(dá)到生物處理階段微生物所能承受的氨氮和COD污染負(fù)荷，從而進(jìn)行生物的高效無(wú)害化降解［5］。

［1］張能一，唐秀華，鄒 平，等．我國(guó)焦化廢水的水質(zhì)特點(diǎn)及其處理方法［J］．凈水技術(shù)，2005，24（2）：42～47．

［2］葉建鋒．廢水生物脫氮新處理技術(shù)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．

［3］王克科，楊昌柱．焦化廢水生物處理技術(shù)［J］．湖北化工，2003，20（2）：1～3．

［4］單明軍，呂艷麗，叢 蕾．焦化廢水處理技術(shù)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007．

［5］徐新華．工業(yè)廢水中專(zhuān)項(xiàng)污染物處理手冊(cè)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000．