汽提-生物降解法处理茶提废水的研究

朱兆友 杨文玉 王龙龙

青岛科技大学化工学院 （山东青岛 266042）

汽提-生物降解法处理茶提废水的研究

朱兆友 杨文玉 王龙龙

青岛科技大学化工学院 （山东青岛 266042）

采用汽提-生物降解法处理茶提废水。考察了塔顶采出量、厌氧和好氧接触氧化段的HRT（水力停留时间）对废水COD去除率的影响。结果表明：经该工艺处理后，废水中COD的去除率达99.5%，并可将废水中的部分有机物资源化利用，具有很好的工业应用前景。

茶提废水 汽提 生物降解 COD

咖啡因又名三甲基黄嘌呤，为黄色或带极微黄绿色的晶体。咖啡因是规模效益品种，中国是世界咖啡因产销大国。咖啡因的合成一直沿用以尿素、一甲胺和氯乙酸为基本原料的合成路线。氯乙酸经中和、氰化、酸化等处理，然后与二甲脲进行缩合环化反应，最后经亚硝化、还原、甲酰化等后处理制得咖啡因。在咖啡因生产过程中，需要用异辛醇将茶钠从其母液中萃取出来，这样就会产生大量萃余相（即为茶提废水），其中含有异辛醇、甲醇等多种有机物。这些物质进入水体后，进行化学氧化和生物氧化，需消耗大量的溶解氧，对环境造成严重污染。目前，关于咖啡因茶提废水的处理国内外鲜有报道，郭士元等采用“ABR＋SBR”工艺处理咖啡因生产废水，处理后废水COD仍为300 mg/L左右，处理效果不理想。经实验研究，提出了汽提-生物降解法的处理工艺。

1 实验部分

1.1 实验方法

1.1.1 汽提处理

茶提废水的COD为15 000 mg/L左右，溶解于水中的可挥发性有机物是废水COD的主要构成部分。采用汽提法可将废水中的可挥发性有机物组分分离，此工序即降低了废水的COD，又使这部分物质得以资源化利用。经汽提处理后废水的COD可降为3 200 mg/L左右。

1.1.2 厌氧处理

汽提处理的出水COD已下降至3 200 mg/L左右，选用淹没式厌氧生物滤池对其进行处理，将废水中的部分有机物厌氧降解。经厌氧处理后废水的COD降为900 mg/L以下。

1.1.3 好氧处理

采用活性污泥法对厌氧处理后的废水进行好氧处理，进一步好氧降解废水中残余的有机物。此时废水的COD由进水的900 mg/L降为76 mg/L，达到了GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》二级标准要求。

1.2 工艺流程

本研究的工艺流程如图1所示。

图1 茶提废水处理工艺流程框图

2 结果与讨论

2.1 汽提塔塔顶采出量对废水COD的影响

取茶提废水1 000 mL进行汽提处理，考察塔顶采出量对废水COD的影响，结果见图2。随着塔顶采出量的增加，废水的COD呈下降趋势。当采出量为总废水量的6%时，由于废水中的可挥发性有机物组分大部分已被分离，故采出量继续增加时废水COD的变化不再明显且略有上升趋势，这是因为此时馏出物为水，相当于提高了废水中有机物的浓度。考虑过程运行的经济性，选择汽提塔塔顶采出量为总废水量的6%，废水的COD下降为3 200 mg/L。

2.2 厌氧段的HRT对废水COD的影响

取汽提后的出水作为厌氧段的进水，考察了厌氧段的HRT对废水COD的影响，结果如图3所示。

由图3可以看出，随着厌氧段HRT的增长，废水的COD呈下降趋势。但当HRT大于5 d时，废水中可厌氧氧化的有机物已基本被氧化完全，排水的COD不再随HRT的增加而显著降低，故选择厌氧段的HRT为5 d。此时的废水的COD可下降为900 mg/L。

2.3 好氧接触氧化段HRT对废水COD的影响

取厌氧处理后的出水进行好氧处理，记录进水在接触氧化段内的HRT分别为2、4、6、8、10、12、14、16、18、20 h时出水COD的变化情况，实验结果如图4所示。

由图4可以看出，当停留时间小于14 h时，废水的COD随HRT的增加而呈较快的下降趋势，但14 h之后，由于废水中残余的有机物大部分已被氧化分解，其COD随时间增加变化缓慢，故选择好氧接触氧化段的HRT为14 h。此时废水的COD为76 mg/L。

3 结论

汽提-生物降解法处理咖啡因茶提废水，其COD去除率达99.5%，同时可将废水中部分有机组分资源化利用。废水的COD降至76 mg/L，达到了GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》二级标准要求。最佳运行工艺条件为:汽提塔塔顶采出量为6%；厌氧段的HRT为5 d；好氧接触氧化段的HRT为14 h。

（略）

X703

朱兆友 男 1961年生 硕士 高级实验师 研究方向：清洁化工工艺

2010年3月