吹脱法预处理焦化废水的条件实验及工程应用

ｐ ％ Ｈ ｐ Ｈ 除率１
图 ３ 温度与氨氮去除率的关系
一０ ’ ５７ ，１ ” ８ ． ・ ． ９ ， ７ ，
一”９ １７ ７５ ． ５ ０ ． ６ ６６ ．
２４ 气液比对氛氮吹脱效率的影响 ．
一“ ’ ‘ ” ． ” ” ０ ‘ ８ ５ ’
废水的氨氮浓度和 ｐ Ｈ值分别为 ６９５ 和 ６． ｍ儿 ｇ ９２， ． 调节ｐ 值至 １． ０温度为２ ℃左右， ３ Ｈ ０９ ８ ５ 在不同
工程上可操作性等因素 ， 碱的投加量可控制在 １ Ｌ废
芝
６０
哥 渔 报 减 喊
４０
水 １一 ０ ｏ， ５ ３ ｍ Ｌ确定此类废水氨吹脱的适宜 ｐ ｍ Ｈ值
为． ．左右。 １０ １
表２ ｐ Ｈ值对氮氮去除率的影响
吹脱前 吹脱后 氨氮去 吹脱前 吹脱后 氨氮去
一 初 氨 浓 一５６ ， 始 氮 度 ３． ｇ ４ ｍ／ Ｌ
的浓度接近饱和， 以吹脱效率与气液 比成线性关 所
留时间为 １． ｈ吸收塔： ｍｘ ｍｘ ． ｍ ３ ， ３５ ； ７ ８ ３５ 个）水 （ 力停留时间为 ７ｄ 风力停留时间为 ５０ ， ． ｓ吹脱填料： ； Ｙ 型塑料弹性填料， Ｚ 比表面为 ８０ ８９时／ ， ５一５ 时 填料 层高度６０ 吸收填料：Ｒ型半软性填料， ．ｍ ； Ｂ 比表面积 为 １ 一 ２ ｍ／ 填料层高度 １ ｍ 吹脱循环泵： ２ １ ２ ０ ９ 耐， ． ； ９ Ｉ ５－ ５ ５ ， ８５ 每级脱氨塔 ２台， 用 Ｓ ０１ － ０ Ｐ二１． ｋ １ ２２ Ｗ， Ｉ
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．ｌ 咖 免 反 泣 器 布 气 器 个 川 ，
一一 恒 温 加 热 器
度和气流量， 吹脱后静 置５ ， ｍｎ 取样分析。尾气 由 ｉ
６ ／硫酸溶液吸收生成硫酸按。 ｍｌ ｏＬ
２ 结果与讨论
２１ ． Ｈ值对氨氮吹脱效率的影响 ｐ 取０５ ．Ｌ 废水于 １ 烧杯中， ｐ Ｌ 初始 Ｈ值为９４， ． ６
９０
（一 勺 助日 》 侧 说 城 城
｜ 叫 ｜ ｜ 哟 １ １ 。
８０
乙 一氮氮浓度 △ － －氮狱去除率 ｏ 芝 铃
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１ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ２ ０ ０ ３ ０ ０ ４ ０ ５ ０ ００
，８ ３
环 境 工 程 ２０ 年 ６ ０７ 月第 ２ 卷第 ３ ５ 期
吹脱法预处理 焦！废水巾氛氮前条件试验与工程应用 Ｅ
李瑞华 韦朝海 吴超飞 吴锦华 谭展机
卢 彬
广 １６ ０ （ 华南理工大学环境科学与工程学院， 东 广州 ５０ ４ ）
陈锡 通 刘 礼
图 １ 氨吹脱试验工艺流程
分别用０５ ／ 的 ＮＯ ．ｍｌ ｏＬ ａＨ和 Ｃ（Ｈ， ａ ）调节废水的 Ｏ
取 １ 废 水 于 ２ 吹脱 反 应 器 中， ６ ｌ Ｌ Ｌ 用 ｍ／ ｏＬ
ｐ 值，种 投加 废水的ｐ 值变化的 Ｈ ２ 碱的 量对 ’ Ｈ 影响见
环 境 工 程 ２０ 年 ６ ０７ 月第 ２ 卷第 ３ ５ 期
八
Ｃ
中的酸碱缓冲体系被打破， 废水中的氨主要是以游离 氨分 子 的形 式 存 在， 以氨 氮 去 除 率 比较 高。 所
－＾ ．ｍ ｌ 以 Ｈｚ －０ ｏ ５ 几Ｏ ） 调节ｐ 值的 Ｈ 废水在吹脱过程中产生了大量
的细小沉淀物。在工程上 ， 这些沉淀物很容易堵塞吹
１ 试验材料与方法 １１ 废水来源与性质 ． 试验用水为广东韶关钢铁集团公 司焦化厂的原 始废水 ， 水质见表 １ 。从表中可以看出， 该焦化废水 具有成分复杂， 浓度波动范围较大， 受到焦化厂生产
２％ ０ ［ ［。生物法处理高浓度的氨氮废水时， ＇ 微生物的 活性受到了强烈地抑制， 其脱氢酶活性从 ９２ ｕ ｍ ． 酬ｇ ９ 降至 ４９ ｔ／ｇ且破坏微生物氧化作用， ． ｉｍ ， ３ ｇ 相应的
硫化物
项目
月统计数据
月平均值
ｐ Ｈ值
矿 物油
氨氮
挥发酚
氰化物
温度
／℃
４ ５￣５ ５
色度
／ 倍
９ ０￣６１ ０
／ ｇＬ ’ ／ｍ Ｌ ’ （ ＂一） （ ｇ 一） ／ ｇ 一 ｍ （－’ ｍＬ ／ｍｇ Ｌ一 ） ） （ ＂ ’
１２ 试验 方 法 ．
氨吹脱工艺流程如图 １ 所示。
转 子 流 量 计
ＮＯ ａＨ或粉末Ｃ（Ｈ２ ａＯ ）调节废水 ｐ 值， Ｈ仪控制 Ｈ 用ｐ 反应过程的ｐ Ｈ值。在一定温度和气流量条件下进
尾气
温度计 行吹脱 ， 通过温度计和转子流量计计控反应过程的温
的气液比条件下吹脱 ４ ， ｈ试验结果见图４ 。由图４ 可 见， 当气液 比从 １０增加到４ 时 ， ２ ８０ 氨氮去除率从 ０
２２ 吹脱时间对氨氮去除效率的影响 ．
废水的ｐ Ｈ值和氨氮浓度为９２，５ ．ｍ／， ． １ ６ Ｌ ７ ２ ｇ ０ 用６ ／ ＮＯ ｍｌ ａＨ和粉末 Ｃ（Ｈ２ ｏＬ ａＯ ）分别调节废水 ｐ Ｈ 值到１． ， ２ ７以不调 ｐ ３ Ｈ值样品作为空白。然后， 在
废水 具 有 很 强 的 酸 碱 缓 冲 能 力， 且 ＮＯ 比 并 ａＨ
脱前后的ｐ Ｈ值从 １． 下降到９３； ＮＯ ２３ ７ ． 用 ａＨ调节 ８ 废水ｐ 值时氨氮去除率为８． ％， Ｈ ４５ 吹脱前后的ｐ ２ Ｈ
值从 １． 下降到 １． 。吹脱时间从 ０ ８ｈ时， ２３ ７ ０４ ９ 一 氨 氮的吹脱速率较快 ， 之后 ， ８ｈ 氨氮的吹脱速率减缓。
可知， 废水的ｐ 当 Ｈ值从 ８ ７ ． 升高到 １． 时， ８ ２ １ 氨氮 ４ 去除率从 １． ％显著提高到 ８． ％， Ｈ ０５ ４４ ９ ９５ 当ｐ ＜ １ １．
时， 值的 高对氨氮去除率影响不大， ＞ ， ｐ Ｈ 升 ｐ １． Ｈ ５ ０
氨氮去除率快速增加 ， 与文献「 ］ ８ 报道一致。根据酸
图２ 。由图中可知， 当碱 的投加量 ＞４ ｍ ０ Ｌ时， 废水
Ｃ（Ｈ ａＯ ） ２ 调节废水 ｐ Ｈ值时氨氮去除率为７． ％， ０１ 吹 ４
ｐ Ｈ值增加缓慢， 且已高达 １．； ２３碱的投加量在 １－ ５ ３ ｍ之间时， ０ Ｌ 废水的ｐ Ｈ值由 １．上升到 １．， ０５ ２２且 ｐ 值上升速率快。根据试验现象， Ｈ 成分复杂的焦化
Ｃ Ｄ 的平均去除率从 ９．％降至 ７．％， Ｏ， ５１ ９１ 降低了反 应器的水处理效果〔］生物脱氮技术还存在占地面 ’ ， ， ； 积大、 投资费用高、 低温时效率低、 易受有毒物质影响
ＣＤ Ｏ ，
控制的影响， 氨氮浓度变化在９ 一 ０ ｍ／ ０ ７０ Ｌ ｇ 范围内。
表 １ 广东韶关钢铁集团公 司焦化废水水质
（ 广东省韶关钢铁集团有限公司焦化厂， 韶关 ５２２） １１ ３ 摘要 针对焦化废水中氨氮对后续生物处理严重冲击的问题， 利用实际废水作为研究对象， 在试验规模的反应器中研
究了 废水温度、 气液比、 吹脱时间 Ｈ值等参数对氨氮吹脱去除率的影响。利用所建立的优化操作条件在７ ｍ／ 和ｐ ０ ｈ ＇
规模的实际焦化废水处理工程实践中， 对氨氮的处理效率稳定在６％ ８％。对后续生物处理过程基本不构成影响。 ８ －５
按 １ 试验方法吹脱 ５ｈ结果列于表 ２中。由表中 ． ２ ，
针对氨氮浓度分别为３４６ ５．ｍ儿和４７７ ｇ ４． ｍ儿， ｇ 初始ｐ 值分别为９ ９ ． 两种水样， Ｈ ． 和９ １ ４ ４ 调节ｐ Ｈ值
至 １． 。在气流量为０２ ０８ ４ ． ４时／， ｈ 改变温度按 １２ ．试 验方法吹脱 ３ｈ结果如图 ３ ， 所示。当温度从 ２ ０℃升 高到６ ０℃时， 废水的氨氮去除率从 ２％提高到 ８％ ０ ０
关键词 吹脱法 焦化废水 氨氮 预处理
０ 引言 由于焦化废水中的氨氮浓度波动范围比较大， 一 般在９ 一０ ｍ／ 化学沉淀法中磷酸盐和镁盐 ０ ７０ Ｌ ｇ 之间，
的投加量难以控制， 容易造成出水的磷浓度偏高， 对 后续生物处理冲击严重 ， 且处理费用 比吹脱法高 出
且运行管理比较麻烦等缺点［。有研究表明吹脱法 ［ ４ １ 是一种较为经济有效的氨氮处理方法， 其流程简单， 便于操作管理， 处理效果稳定， 因此得到了广泛的应 用［〕 ’ 。本课题在这个方面进行了试验与研究。 一 ，
１ ￣４ ０ ５ ２ ９ ４． ６ ２ ０￣ ３ ０ ５ ５ ３ ２． １ ６
／ ｇＬ ’ （ ＂一） ｍ
７ ０￣ １ ０ ０ １ ５
／ｎ＂一） （ｇＬ ‘ ｒ
５￣４ ０
８一 １ ０ ０． ８ ０￣４ ０ ２ ０ ５０
９ ０￣７ ０ ０
３ ５ ６ ７
２ ． ７ ２１ ２ ９ ３． ３ １ １ ５． ４
２ 一 ５℃， １２ 气流量０１ 时／下， １ 试验方法进行 ． ２ ｈ 按 ． ２ 吹脱。吹脱 １ ｈ后， 白样 的氨氮去除率 只有 ４ 空 ３． ％， ７１ 吹脱前后 ｐ ５ Ｈ值从 ９２ ． ７下降到 ８９； ． 用 １
３． ％提高到８． ％； ３７ ５ ９９ 在气液比为２ ０时， ４ ００ 氨氮去
左右， 可见， 温度是控制氨吹脱过程的关键参数。这 是因为当温度升高时， 游离氨所占质量分数增大， 分
子布朗运动加快 ， 都有利于氨吹脱的传质过程。
碱平衡理论， Ｈ ０５ 废水中的酸碱缓冲体系 当ｐ ＞ 后， １． 在一定程度上被打破， 所以，Ｈ值在 １． 一１． ｐ ００ ２ １ ５ ４
时， 上升速率比较快。综合考虑吹脱效率、 经济效果、
气液比９
吸收循环泵
吹脱集水池
吹脱循环泵