微电解_ABR_SBR工艺处理咖啡因废水_宋莹

咖啡因（1，3，7-三甲基黄嘌呤）是一种重要的中枢神经兴奋药物，具有解热镇痛之功效，同时大量的咖啡因被用作饮料添加剂[1]。咖啡因的来源一是从天然植物体中提取，二是通过化学法人工合成。化学合成法是咖啡因主要的生产来源，一直沿用1900年Traube提出的以尿素、一甲胺和氯乙酸为基本原料的二甲脲合成路线[2]，并且也是咖啡因废水的主要来源。东北某合成药厂采用化学合成法生产咖啡因系列产品，日排放废水量可达593吨。咖啡因废水具有有机物含量高、可生化性差、含盐量大、颜色深等特点，目前国内外对咖啡因废水处理研究鲜有报道。本文在实验室探索的基础上，采用微电解+ABR+SBR工艺对废水进行处理，取得了良好的效果和较高的经济效益；通过生化动力学研究确定的参数可作为咖啡因废水处理及反应器扩大试验和设计的依据。1试验部分1.1废水水质废水取自东北某合成药厂的咖啡因生产车间，经实验室分析其水质pH为5，COD为16585mg·L-1，BOD5质量浓度为2283mg·L-1，B/C为0.13，氨氮质量浓度为640mg·L-1，总磷质量浓度为0.036mg·L-1，颜色为红棕色。1.2工艺流程采用微电解+厌氧+好氧工艺流程，如图1所示。微电解池内装有堆积体积比1：1的活性炭颗粒和铁屑；厌氧装置采用稳定、高效的ABR反应器，池内悬挂醛化纤纶软性填料；好氧段采用SBR工艺。厌氧和好氧段均投加一定量的接种污泥，污泥取自长春市某污水处理厂。1.3试验装置及设备调节池，外形尺寸为24cm×24cm×50cm，有效容积为23L；微电解池，圆柱形，内径为20cm，高为50cm，有效容积为9.5L；絮凝沉淀池，外形尺寸为35cm×24cm×40cm，有效容积26L；ABR厌氧池，外形尺寸为68cm×15cm×65cm，共分为5格（一个上向流区与一个下向流区为一格），最高水深（第1格）为56cm，有效容积55L；SBR好氧池，外形尺寸为35cm×18cm×50cm，有效水深40cm，有效容积25L；污水提升泵，采用磁力驱动循环泵，额定流量2.7L·min-1，额定扬程1.5m，额定功率10W，数微电解+ABR+SBR工艺处理咖啡因废水宋莹，安永磊，张蕾，张兰英，张玉玲，安永凯（吉林大学环境与资源学院，吉林长春130026）摘要：采用微电解+ABR+SBR工艺处理咖啡因废水。结果表明，pH为5，水力停留时间为60min，铁炭体积比为1：1时，COD去除率可达46.8%，氨氮去除率可达62.6%，色度去除率可达93.5%，出水BOD5/COD在0.48以上，提高了废水的可生化性；该工艺对咖啡因废水有较好的处理效果，出水COD可达150mg·L-1以下，去除率在95%以上；通过SBR池中生化动力学的研究，得出修正的Monod公式能较好地反映这种特定有机废水的降解规律，确定了其动力学参数，νmax=2.5d-1，KS=1204.5mg·L-1，得出废水生物降解反应级数n=0.75，反应速率常数k=1.095。关键词：微电解；咖啡因废水；降解规律；反应级数中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2009)09-094-04收稿日期：2009-01-12基金项目：国家高技术研究发展863计划（2007AA06A410）作者简介：宋莹（1972－），女，博士研究生，研究方向为环境生物技术；联系电话：13694325557；E-mail：sxy5258@126.com联系作者：张兰英，教授，博士生导师；联系电话：0431-88502612；E-mail：zhangly@jlu.edu.cn������������ABR�����SBR�PAM�������图1工艺流程Fig.1Treatmentprocess第35卷第9期2009年9月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.35No.9Sep.,200994DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2009.09.030量2台；鼓风机，型号为LP-40，风量为50L·min-1，压力为0.04MPa，功率为40W。1.4试验及测试方法微电解条件试验：将预处理后的铁屑和活性炭[3]以堆积体积比1：1的比例进行均匀混合，装入烧杯，然后用咖啡因废水浸泡数次至活性炭吸附饱和，扣除由于吸附作用对咖啡因废水的处理，然后加入稀释4倍后的废水至刚好淹没铁屑和活性炭，摇匀后静止反应1h，将处理的废水倒出并静止沉淀，取上清液分析测试。测试指标为COD、氨氮及色度。污泥驯化试验：逐步提高进水COD，将综合废水在调节池稀释至要求的COD，调节池出水通过污水提升泵输送至微电解池，微电解后出水自流进入絮凝沉淀池，经絮凝沉淀后的废水再次通过污水提升泵输送至ABR厌氧池，ABR厌氧池的出水