朱兆友 楊文玉 王龍龍

青島科技大學(xué)化工學(xué)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(xué)化工學(xué)院 （山東青島 266042）

采用汽提-生物降解法處理茶提廢水?？疾炝怂敳沙隽?、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(jié)果表明：經(jīng)該工藝處理后，廢水中COD的去除率達(dá)99.5%，并可將廢水中的部分有機(jī)物資源化利用，具有很好的工業(yè)應(yīng)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?？Х纫蚴且?guī)模效益品種，中國是世界咖啡因產(chǎn)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(jīng)中和、氰化、酸化等處理，然后與二甲脲進(jìn)行縮合環(huán)化反應(yīng)，最后經(jīng)亞硝化、還原、甲酰化等后處理制得咖啡因。在咖啡因生產(chǎn)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(chǎn)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(jī)物。這些物質(zhì)進(jìn)入水體后，進(jìn)行化學(xué)氧化和生物氧化，需消耗大量的溶解氧，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。目前，關(guān)于咖啡因茶提廢水的處理國內(nèi)外鮮有報道，郭士元等采用“ABR＋SBR”工藝處理咖啡因生產(chǎn)廢水，處理后廢水COD仍為300 mg/L左右，處理效果不理想。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究，提出了汽提-生物降解法的處理工藝。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)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(fā)性有機(jī)物是廢水COD的主要構(gòu)成部分。采用汽提法可將廢水中的可揮發(fā)性有機(jī)物組分分離，此工序即降低了廢水的COD，又使這部分物質(zhì)得以資源化利用。經(jīng)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(jìn)行處理，將廢水中的部分有機(jī)物厭氧降解。經(jīng)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(jìn)行好氧處理，進(jìn)一步好氧降解廢水中殘余的有機(jī)物。此時廢水的COD由進(jìn)水的900 mg/L降為76 mg/L，達(dá)到了GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)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(jié)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(jìn)行汽提處理，考察塔頂采出量對廢水COD的影響，結(jié)果見圖2。隨著塔頂采出量的增加，廢水的COD呈下降趨勢。當(dāng)采出量為總廢水量的6%時，由于廢水中的可揮發(fā)性有機(jī)物組分大部分已被分離，故采出量繼續(xù)增加時廢水COD的變化不再明顯且略有上升趨勢，這是因?yàn)榇藭r餾出物為水，相當(dāng)于提高了廢水中有機(jī)物的濃度?？紤]過程運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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(jìn)水，考察了厭氧段的HRT對廢水COD的影響，結(jié)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(dāng)HRT大于5 d時，廢水中可厭氧氧化的有機(jī)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(jìn)行好氧處理，記錄進(jìn)水在接觸氧化段內(nèi)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(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可以看出，當(dāng)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(jī)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(jié)論

汽提-生物降解法處理咖啡因茶提廢水，其COD去除率達(dá)99.5%，同時可將廢水中部分有機(jī)組分資源化利用。廢水的COD降至76 mg/L，達(dá)到了GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)要求。最佳運(yùn)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）

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朱兆友 男 1961年生 碩士 高級實(shí)驗(yàn)師 研究方向：清潔化工工藝

2010年3月