汽提-生物降解法處理茶提廢水的研究

朱兆友 楊文玉 王龍龍

青島科技大學化工學院 （山東青島 266042）

汽提-生物降解法處理茶提廢水的研究

朱兆友 楊文玉 王龍龍

青島科技大學化工學院 （山東青島 266042）

采用汽提-生物降解法處理茶提廢水。考察了塔頂采出量、厭氧和好氧接觸氧化段的HRT（水力停留時間）對廢水COD去除率的影響。結果表明：經該工藝處理后，廢水中COD的去除率達99.5%，并可將廢水中的部分有機物資源化利用，具有很好的工業應用前景。

茶提廢水 汽提 生物降解 COD

咖啡因又名三甲基黃嘌呤，為黃色或帶極微黃綠色的晶體。咖啡因是規模效益品種，中國是世界咖啡因產銷大國。咖啡因的合成一直沿用以尿素、一甲胺和氯乙酸為基本原料的合成路線。氯乙酸經中和、氰化、酸化等處理，然后與二甲脲進行縮合環化反應，最后經亞硝化、還原、甲酰化等后處理制得咖啡因。在咖啡因生產過程中，需要用異辛醇將茶鈉從其母液中萃取出來，這樣就會產生大量萃余相（即為茶提廢水），其中含有異辛醇、甲醇等多種有機物。這些物質進入水體后，進行化學氧化和生物氧化，需消耗大量的溶解氧，對環境造成嚴重污染。目前，關于咖啡因茶提廢水的處理國內外鮮有報道，郭士元等采用“ABR＋SBR”工藝處理咖啡因生產廢水，處理后廢水COD仍為300 mg/L左右，處理效果不理想。經實驗研究，提出了汽提-生物降解法的處理工藝。

1 實驗部分

1.1 實驗方法

1.1.1 汽提處理

茶提廢水的COD為15 000 mg/L左右，溶解于水中的可揮發性有機物是廢水COD的主要構成部分。采用汽提法可將廢水中的可揮發性有機物組分分離，此工序即降低了廢水的COD，又使這部分物質得以資源化利用。經汽提處理后廢水的COD可降為3 200 mg/L左右。

1.1.2 厭氧處理

汽提處理的出水COD已下降至3 200 mg/L左右，選用淹沒式厭氧生物濾池對其進行處理，將廢水中的部分有機物厭氧降解。經厭氧處理后廢水的COD降為900 mg/L以下。

1.1.3 好氧處理

采用活性污泥法對厭氧處理后的廢水進行好氧處理，進一步好氧降解廢水中殘余的有機物。此時廢水的COD由進水的900 mg/L降為76 mg/L，達到了GB18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》二級標準要求。

1.2 工藝流程

本研究的工藝流程如圖1所示。

圖1 茶提廢水處理工藝流程框圖

2 結果與討論

2.1 汽提塔塔頂采出量對廢水COD的影響

取茶提廢水1 000 mL進行汽提處理，考察塔頂采出量對廢水COD的影響，結果見圖2。隨著塔頂采出量的增加，廢水的COD呈下降趨勢。當采出量為總廢水量的6%時，由于廢水中的可揮發性有機物組分大部分已被分離，故采出量繼續增加時廢水COD的變化不再明顯且略有上升趨勢，這是因為此時餾出物為水，相當于提高了廢水中有機物的濃度。考慮過程運行的經濟性，選擇汽提塔塔頂采出量為總廢水量的6%，廢水的COD下降為3 200 mg/L。

2.2 厭氧段的HRT對廢水COD的影響

取汽提后的出水作為厭氧段的進水，考察了厭氧段的HRT對廢水COD的影響，結果如圖3所示。

由圖3可以看出，隨著厭氧段HRT的增長，廢水的COD呈下降趨勢。但當HRT大于5 d時，廢水中可厭氧氧化的有機物已基本被氧化完全，排水的COD不再隨HRT的增加而顯著降低，故選擇厭氧段的HRT為5 d。此時的廢水的COD可下降為900 mg/L。

2.3 好氧接觸氧化段HRT對廢水COD的影響

取厭氧處理后的出水進行好氧處理，記錄進水在接觸氧化段內的HRT分別為2、4、6、8、10、12、14、16、18、20 h時出水COD的變化情況，實驗結果如圖4所示。

由圖4可以看出，當停留時間小于14 h時，廢水的COD隨HRT的增加而呈較快的下降趨勢，但14 h之后，由于廢水中殘余的有機物大部分已被氧化分解，其COD隨時間增加變化緩慢，故選擇好氧接觸氧化段的HRT為14 h。此時廢水的COD為76 mg/L。

3 結論

汽提-生物降解法處理咖啡因茶提廢水，其COD去除率達99.5%，同時可將廢水中部分有機組分資源化利用。廢水的COD降至76 mg/L，達到了GB18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》二級標準要求。最佳運行工藝條件為:汽提塔塔頂采出量為6%；厭氧段的HRT為5 d；好氧接觸氧化段的HRT為14 h。

（略）

X703

朱兆友 男 1961年生 碩士 高級實驗師 研究方向：清潔化工工藝

2010年3月