吹脱法对半焦废水预处理研究

崔 崇，马庆元，张 薇，单明军

（辽宁科技大学，辽宁 鞍 山114051）

1 引言

半焦（又称为兰炭）是由煤低温干馏所得的可燃固体产物，半焦生产所排放的废水成分复杂，为高含氮、高COD、毒性大、难生化降解的工业废水［1］。由于该废水的污染物浓度太高，无法直接进行生化降解，因此，需经预处理降低一定量的污染物后再进行生化无害化处理。

利用废水中所含氨氮的实际浓度和平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下用空气吹脱，使废水中的氨氮不断地由液相转移到气相中［2］，达到从废水中去除氨氮的目的。同时，低沸点的有机物也在此过程中被吹脱出来，从而使得氨氮和COD的浓度大大降低，达到后续可生化处理的条件［3］。

2 材料与方法

实验用水是来自陕西省榆林某兰炭生产厂排放的兰炭废水，即半焦废水。该废水颜色呈深褐色，并有非常刺鼻的气味，具体水质指标见表。

表1 半焦化废水水质

本实验采用吹脱法，在实验中，取一定量的半焦废水放入容器中，通过气泵及微孔释放器将微小气泡充至废水中，进行氨氮和低沸点有机物的吹脱［4］。在吹脱前用碳酸钠调整废水的pH值，在20～70℃的不同温度下吹脱0．5～2．0h，取出吹脱后水样并对其进行氨氮和COD的测定，实验装置见图1。

图1 预处理实验装置

3 结果与讨论

3．1 温度对氨氮、COD去除率的影响

采用吹脱实验的半焦废水pH值为9．0，实验的温度范围在20～70℃之间，以10℃为一个考察梯度，总共设置6个试验点，对每个实验点的水样中的氨氮、COD进行测定。观察其变化情况，根据氨氮、COD去除率的状况来确定最佳吹脱温度。通过实验，对氨氮、COD在不同温度下进行吹脱的去除率做出曲线（图2）。

图2 不同温度下去除COD和氨氮的效果

从图2中的曲线可以得出：随着温度的升高，氨氮和COD的去除率也在升高，当温度在50℃时，氨氮和COD的去除效率最高，分别达到62%和21%。温度再升高，氨氮和COD的去除效率提高不大。

3．2 pH值对氨氮、COD去除率的影响

确定操作温度为50℃，在此温度下，采用碳酸钠溶液来调节废水的pH值。将pH值由9．0～10．5均分，并以0．3为一个考查梯度，总共设置6个实验点。与温度实验相接近，在各个容器中加入相同水质的同量污水，对每个实验点的水样测定吹脱后的氨氮和COD。通过实验，对氨氮、COD在不同pH值下的去除率作曲线（图3）。

图3 不同pH值下去除COD和氨氮的效果

从图3中可以发现，在pH值增大的过程中，氨氮和COD的去除率趋于平稳上升，当pH值为9．6时，氨氮和COD的去除率为最高，分别达到69%和23%。进一步提高pH值，氨氮和COD的去除率变化不大。

3．3 吹脱时间对氨氮、COD去除率的影响

确定吹脱温度为50℃，pH值调节在9．6左右的时候，将通过吹脱时间的变化来测定其对氨氮、COD去除的情况。

将实验的时间范围设定为0．5～2．0h，以0．5h为一个考察梯度，总共设置4个实验点，并且对每个实验点的水样中的氨氮、COD进行测定，同时记录下其去除率，计算出其浓度。观察其变化情况，根据氨氮、COD去除率状况来确定最佳的吹脱时间。通过实验，可以对氨氮、COD在不同时间的去除率作出曲线（图4）。

图4 不同时间下去除COD和氨氮的效果

由图4中的曲线可以发现，当吹脱时间在0．5～2．0h这个时间段时氨氮、COD的去除率有较明显的上升趋势，由此可以判断出在1．5h这个时间点，对于氨氮、COD的去除效果最佳。

通过吹脱法来处理半焦废水发现，吹脱的方式能有效地去除半焦化废水中的氨氮和COD的含量。在实验过程中使用温度、pH值、时间这3种条件，通过对其逐一调节来观察这3种条件对半焦废水中氨氮、COD去除率的影响。实验数据表明：当吹脱温度达到50℃，pH值在9．6，反应时间在1．5h的时候，半焦废水中的氨氮和COD去除率分别可以达到83%和30%。

3．4 最优条件下半焦废水中氨氮、COD的去除效果

将吹脱实验的温度设定在50℃，pH值调节在9．6，时间定为1．5h。取一定量废水水样进行6次平行实验，记录下氨氮、COD去除率，并计算出其浓度，然后绘制出曲线表（图5）。

图5 相同温度、pH值、吹脱时间的条件下去除COD和氨氮的效果

从图5中可以看出，氨氮和COD的去除率所分别画出的两条曲线都近似于相平。相对于纵坐标的数值观察，氨氮的去除率范围在70%～80%；COD的去除率范围在24%～28%，处理效果比较稳定。

4 结语

通过用吹脱法对半焦废水进行对氨氮、COD去除处理的条件实验研究，可得如下结论。

（1）控制水浴温度在50℃，pH 值为9．6，反应时间为1．5h时，去除氨氮、COD的效果最佳，氨氮的去除率可达75%左右，COD的去除率可达26%左右。

（2）当半焦废水中氨氮和COD的浓度高达2 500和30 000左右时，经过吹脱预处理后，氨氮和COD的浓度可分别降到630和22 000左右，经污水处理站调节池进行水质调节后，可达到生物处理阶段微生物所能承受的氨氮和COD污染负荷，从而进行生物的高效无害化降解［5］。

［1］张能一，唐秀华，邹 平，等．我国焦化废水的水质特点及其处理方法［J］．净水技术，2005，24（2）：42～47．

［2］叶建锋．废水生物脱氮新处理技术［M］．北京：化学工业出版社，2006．

［3］王克科，杨昌柱．焦化废水生物处理技术［J］．湖北化工，2003，20（2）：1～3．

［4］单明军，吕艳丽，丛 蕾．焦化废水处理技术［M］．北京：化学工业出版社，2007．

［5］徐新华．工业废水中专项污染物处理手册［M］．北京：化学工业出版社，2000．