吹脫法對半焦廢水預處理研究

崔 崇，馬慶元，張 薇，單明軍

（遼寧科技大學，遼寧 鞍 山114051）

1 引言

半焦（又稱為蘭炭）是由煤低溫干餾所得的可燃固體產物，半焦生產所排放的廢水成分復雜，為高含氮、高COD、毒性大、難生化降解的工業廢水［1］。由于該廢水的污染物濃度太高，無法直接進行生化降解，因此，需經預處理降低一定量的污染物后再進行生化無害化處理。

利用廢水中所含氨氮的實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移到氣相中［2］，達到從廢水中去除氨氮的目的。同時，低沸點的有機物也在此過程中被吹脫出來，從而使得氨氮和COD的濃度大大降低，達到后續可生化處理的條件［3］。

2 材料與方法

實驗用水是來自陜西省榆林某蘭炭生產廠排放的蘭炭廢水，即半焦廢水。該廢水顏色呈深褐色，并有非常刺鼻的氣味，具體水質指標見表。

表1 半焦化廢水水質

本實驗采用吹脫法，在實驗中，取一定量的半焦廢水放入容器中，通過氣泵及微孔釋放器將微小氣泡充至廢水中，進行氨氮和低沸點有機物的吹脫［4］。在吹脫前用碳酸鈉調整廢水的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其進行氨氮和COD的測定，實驗裝置見圖1。

圖1 預處理實驗裝置

3 結果與討論

3．1 溫度對氨氮、COD去除率的影響

采用吹脫實驗的半焦廢水pH值為9．0，實驗的溫度范圍在20～70℃之間，以10℃為一個考察梯度，總共設置6個試驗點，對每個實驗點的水樣中的氨氮、COD進行測定。觀察其變化情況，根據氨氮、COD去除率的狀況來確定最佳吹脫溫度。通過實驗，對氨氮、COD在不同溫度下進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，當溫度在50℃時，氨氮和COD的去除效率最高，分別達到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，采用碳酸鈉溶液來調節廢水的pH值。將pH值由9．0～10．5均分，并以0．3為一個考查梯度，總共設置6個實驗點。與溫度實驗相接近，在各個容器中加入相同水質的同量污水，對每個實驗點的水樣測定吹脫后的氨氮和COD。通過實驗，對氨氮、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中可以發現，在pH值增大的過程中，氨氮和COD的去除率趨于平穩上升，當pH值為9．6時，氨氮和COD的去除率為最高，分別達到69%和23%。進一步提高pH值，氨氮和COD的去除率變化不大。

3．3 吹脫時間對氨氮、COD去除率的影響

確定吹脫溫度為50℃，pH值調節在9．6左右的時候，將通過吹脫時間的變化來測定其對氨氮、COD去除的情況。

將實驗的時間范圍設定為0．5～2．0h，以0．5h為一個考察梯度，總共設置4個實驗點，并且對每個實驗點的水樣中的氨氮、COD進行測定，同時記錄下其去除率，計算出其濃度。觀察其變化情況，根據氨氮、COD去除率狀況來確定最佳的吹脫時間。通過實驗，可以對氨氮、COD在不同時間的去除率作出曲線（圖4）。

圖4 不同時間下去除COD和氨氮的效果

由圖4中的曲線可以發現，當吹脫時間在0．5～2．0h這個時間段時氨氮、COD的去除率有較明顯的上升趨勢，由此可以判斷出在1．5h這個時間點，對于氨氮、COD的去除效果最佳。

通過吹脫法來處理半焦廢水發現，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。在實驗過程中使用溫度、pH值、時間這3種條件，通過對其逐一調節來觀察這3種條件對半焦廢水中氨氮、COD去除率的影響。實驗數據表明：當吹脫溫度達到50℃，pH值在9．6，反應時間在1．5h的時候，半焦廢水中的氨氮和COD去除率分別可以達到83%和30%。

3．4 最優條件下半焦廢水中氨氮、COD的去除效果

將吹脫實驗的溫度設定在50℃，pH值調節在9．6，時間定為1．5h。取一定量廢水水樣進行6次平行實驗，記錄下氨氮、COD去除率，并計算出其濃度，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的去除率所分別畫出的兩條曲線都近似于相平。相對于縱坐標的數值觀察，氨氮的去除率范圍在70%～80%；COD的去除率范圍在24%～28%，處理效果比較穩定。

4 結語

通過用吹脫法對半焦廢水進行對氨氮、COD去除處理的條件實驗研究，可得如下結論。

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

（2）當半焦廢水中氨氮和COD的濃度高達2 500和30 000左右時，經過吹脫預處理后，氨氮和COD的濃度可分別降到630和22 000左右，經污水處理站調節池進行水質調節后，可達到生物處理階段微生物所能承受的氨氮和COD污染負荷，從而進行生物的高效無害化降解［5］。

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

［2］葉建鋒．廢水生物脫氮新處理技術［M］．北京：化學工業出版社，2006．

［3］王克科，楊昌柱．焦化廢水生物處理技術［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［M］．北京：化學工業出版社，2007．

［5］徐新華．工業廢水中專項污染物處理手冊［M］．北京：化學工業出版社，2000．