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活性碳在废水处理中的应用

文章来源:澳门公海赌船  2013年07月18日  点击数:1654

活性碳在废水处理中的应用

1.活性炭吸附净水原理
   活性炭是一种非极性吸附剂。外观为暗黑色,有粒状和粉状两种。近几年又发展了球状活性炭,浸透型活性炭和高分子涂层活性炭等新的品种。主要成分除炭以外还含少量的氧、氢、硫等元素,以及水分、灰分。其具有巨大的比表面积(通常比表面积高达500~1700 m2/g)和特别发达的微孔,吸附性能和化学稳定性良好,可以耐强酸、强碱,能经受水浸、高温、高压作用,不易破碎。

  投加粉末活性碳后,水体相当部分有机物得到去除,水体中胶状物质含量减少,表面粘度下降。粉末活性碳吸附在絮凝物上,有利于絮体的架桥,能改善絮体的结构。除有良好的去除有机污染能力,同时还具有良好的助凝作用,使出水CODcr、色度、浊度大幅度下降。同时活性炭对水中的致癌物与致突变物及其含酚化合物均有良好的去除效果。

  粉末活性炭对人工合成化学物的吸附去除主要取决于该化合物的类型。在选择投加点时,要有充足的搅拌条件,使粉末活性炭能快速与处理水有良好的混合接触;尽量延长粉末活性炭与水体接触吸附时间,充分利用粉末活性炭的吸附能力,提高吸附率;选取粒径小和中孔较发达的木质粉末活性炭,使同等重量的活性炭吸附面积相对大,提高活性炭对有机物的吸附效能;尽量减少水处理药剂对吸附的干扰(如氯、高锰酸钾、 混凝剂 等);根据投加量的多少、场地条件选取干式或湿式投加。

2.粉末活性炭活性污泥法在印染废水处理中的应用

  某企业印染产品以化纤织物和棉布染色为主,废水中含有纤维、浆料、染料、助剂、油、漂白剂以及等。废水排放方式为半连续,具有色度深、水温高、悬浮物高、瞬时排放浓度高、水质变化大、难降解有机物比例高,可生化性差等特点,属于较难处理的工业废水之一。日排放织物染色废水500~1200m3/d,采用物化预沉—生物接触氧化—物化二沉工艺,出水要求达到国家纺织染整工业水污染排放标准(GB4287-1992)中的一级排放标准。经物化和生化处理后,其色度等指标已能达标,但CODcr在150mg/l左右。经小试后在生化池末段投加少量活性炭,对生物处理进行强化,最终做到达标排放。工艺流程如下

该工艺中冷却塔根据水温情况选择性使用,确保进生化池水温在30℃左右,一般冬季基本能满足要求,勿需开启。粉末活性炭投加品种及量由水样小试确定,首次投加量为100mg/l,以后视出水水质补加少量,循环使用周期约为一周。初沉所用混凝药剂为石灰和硫酸亚铁,控制PH在7.5~8.5间;生化后使用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺,主要为确保絮凝沉淀效果,用量很少。

表一 主要构筑物设计说明

编号

构筑物

说明

1

调节池

地下钢砼结构;30m×20m×2m,有效容积1000m3,停留时间19h

2

初沉池

地上钢制;多斗重力排泥;5m×10m×5m,有效停留时间2h;表面负荷1.0m3/m2.h

3

生物接触氧化 池

半地上式钢砼结构;15m×18m×3.3m,有效容积约800m3,停留时间16h;风机(Q=13.8 m3/min? P=0.35 kg/cm2? W=15kw);内置弹性填料

4

斜板二沉池

地上钢制;多斗污泥泵排泥;2.5m×6.5m×2.5m;表面负荷3.0m3/m2.h

表二 各构筑物实际平均处理效率

序号

指标

单位

调节池

初沉池

去除率

生化池

去除率

二沉池

去除率

标准

1

CODcr

mg/l

1500~3000

700

69%

150

78%

100

33%

100

2

色度

500~2000

150

90%

60

60%

35

40%

40

3

pH


6~7

8

/

6~7

/

6~7

/

6~9

4

水温

0C

70~80

30~35

/

25~30

/

20~25

/

/

 

活性碳在废水处理中的运用3
3.颗粒状活性炭在玻璃纤维废水深度处理中的应用
   某玻璃纤维生产企业主要产品是IT行业用电子一级玻璃纤维纱、增强型玻璃纤维纱和短切毡等五大类九个品种,近百个不同规格的产品。生产污水主要来自玻璃纤维表面处理工序,水中的污染物质主要是“浸润剂”组分(环氧乳液、PVAC乳液、聚氨酯乳液、润滑剂及抗静电剂、各种偶联剂等)以及微细玻璃纤维等悬浮物。除溶剂外大部分是些热稳定性高、难溶于水的高分子有机物,具有比重轻、颗粒细、可生化性差等物点。设计日排放废水量800吨,采用气浮—接触氧化—炭砂过滤工艺,出水排放实行国家《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级排放标准。工艺流程如下:


  该工艺中:由于废水表面活性物质较多,悬浮物疏水性较强且质量轻,预处理特别适合采用气浮工艺。气浮技术采用进口气液混合泵,较传统气浮溶气水气泡粒径在10~30微米,效果稳定,浮选效率高,操作管理简便;炭砂过滤器承托层采用石英砂,内装¢2~3mm、h=6mm的柱状活性炭,其进水CODcr(控制<150 mg/l)及悬浮物已近达标,反冲洗根据过滤器内压力控制(正常运行为0.02~0.06Mpa),一般周期为3~5天,原水浓度较低时,终沉后已能达标,可跨越生物炭床直接排放;自动控制化程度较高,气浮及过滤器前提升泵均采用Key牌液位计自动控制,气浮反应池投加的PAC、NaOH(PH计自动控制PH值在7~8间)、PAM都与提升泵一起联锁控制,大大节约了劳动力;污泥脱水采用带式压滤机,该机滤布应用进口方向性立毛纤维技术(滤布宽度1.5m),脱水后污泥含水率低,易剥离,滤布较清洁易冲洗。

表三?主要构筑物设计说明

编号

构筑物

说明

1

调节池

半地上式钢砼结构;8.0m×7.5m×3.5m,容积210m3,停留时间约6h;环状穿孔管曝气

2

气浮池

地上钢制成套;2.5m×4.5m×2.5m,停留时间0.8h;表面负荷3.1m3/m2.h;不锈钢链轮刮泥机

3

生物接触氧化 池

半地上式钢砼结构;15m×13m×3.5m,有效容积约600m3,停留时间18h;内置立体填料

4

二/终沉池

半地上式钢砼;中间进水周边出水; 周边传动刮泥机;¢8m×4.1m;表面负荷0.7m3/m2.h

5

炭砂过滤器

钢制,数量两个;¢3m×3.5m,炭层有效高度1.2m,石英砂0.3m;滤速2.5m/h,气水比为3:1,连续供气;采用气水联舍反冲洗方式(反冲气强度为10L/ m2.s,反冲水强度为3.2L/ m2.s);每年补充反洗损失活性炭

表四?各构筑物实际平均处理效率

序号

指标

单位

调节池

气浮池

去除率

生化/二沉

去除率

终沉池

去除率

炭滤器

去除率

标准

1

CODcr

mg/l

1200~1900

350~550

71%

150

67%

100~120

27%

60~80

36%

100

3

pH

?

5~6.5

7.5~8.0

7.2~7.8

7.0~7.5

6.8~7.0

6~9

4.工程应用中应解决的问题

(1)粉尘飞扬的污染问题。由于粉末活性炭在诸多环节如装卸、拆包、配制、投加过程中劳动强度大、容易引起粉尘飞扬,造成工作环境恶劣,成为制约粉末活性炭技术应用的一个关键的、实质性的问题。

(2)投资、成本控制。粉末活性炭作为一种有效的强化或废水深度处理方法,必须确保待处理废水水质较好,尽量延长其循环使用周期,以减少活性炭用量,节约运营费用。

(3)对于生物活性炭池,由于炭床空间中生长的微生物总量有限,因此只有当炭床在单位时间内从废水中吸附截留下来的有机物总量小于炭床微生物的最大分解再生能力时,才能维持动态平衡,确保长期稳定运行。一般设计时应控制进水CODcr在200mg/l以下,同时考虑设置跨越管,以免事故排放时对炭床造成不易恢复的损害。

(4)加强生物炭池的操作管理,制定相关操作规程。加强反冲洗并控制好强度,防止活性炭流失;运转时保证连续曝气,不进水或水量少时可适当减少供气量。

活性碳在废水处理中的运用4
   摘要:先容活性炭在水处理过程中的应用原理。结合工程实例来说明生物活性炭工艺实际的运用效果,包括投加粉末活性炭在生物接触氧化池中(处理印染废水)、在生物接触氧化池后串联颗粒状生物活性活性炭滤池(处理玻璃纤维废水)。并对在实际应用过程中存在的问题进行探讨。

关键词:活性炭 生物处理 工业废水

1.活性炭吸附净水原理

  活性炭是一种非极性吸附剂。外观为暗黑色,有粒状和粉状两种。近几年又发展了球状活性炭,浸透型活性炭和高分子涂层活性炭等新的品种。主要成分除炭以外还含少量的氧、氢、硫等元素,以及水分、灰分。其具有巨大的比表面积(通常比表面积高达500~1700 m2/g)和特别发达的微孔,吸附性能和化学稳定性良好,可以耐强酸、强碱,能经受水浸、高温、高压作用,不易破碎。

  活性炭吸附水中溶质分子是一个复杂的过程,是几种力综合作用的结果,包括离子吸引力、范德华力、化学杂和力。根据吸附的双速率扩散理论认为,吸附是一个由迅速扩散和缓慢扩散两阶段构成的双速过程,迅速扩散在数小时内即完成,发挥了60%-80%活性炭的吸附容量。迅速扩散是溶质分子在碳粒内沿径向均匀分布的阻力小的大孔隙中扩散的过程。这些大孔隙产生径向的扩散阻力。当分子从大孔进一步进入与大孔相通的微孔中扩散时,由于受到狭窄孔径所产生的很大阻力,从而极为缓慢。微孔也是在碳粒内均匀分布,但不构成径向的扩散阻力。影响粉末活性炭吸附的因素涉及溶质分子极性、分子量大小、空间结构,这一点取决于水源水质的特征。活性炭对不同的物质分子具有选择吸附性。

  投加粉末活性碳后,水体相当部分有机物得到去除,水体中胶状物质含量减少,表面粘度下降。粉末活性碳吸附在絮凝物上,有利于絮体的架桥,能改善絮体的结构。除有良好的去除有机污染能力,同时还具有良好的助凝作用,使出水CODcr、色度、浊度大幅度下降。同时活性炭对水中的致癌物与致突变物及其含酚化合物均有良好的去除效果。

  粉末活性炭对人工合成化学物的吸附去除主要取决于该化合物的类型。在选择投加点时,要有充足的搅拌条件,使粉末活性炭能快速与处理水有良好的混合接触;尽量延长粉末活性炭与水体接触吸附时间,充分利用粉末活性炭的吸附能力,提高吸附率;选取粒径小和中孔较发达的木质粉末活性炭,使同等重量的活性炭吸附面积相对大,提高活性炭对有机物的吸附效能;尽量减少水处理药剂对吸附的干扰(如氯、高锰酸钾、 混凝剂 等);根据投加量的多少、场地条件选取干式或湿式投加。

2.粉末活性炭活性污泥法在印染废水处理中的应用

  某企业印染产品以化纤织物和棉布染色为主,废水中含有纤维、浆料、染料、助剂、油、漂白剂以及等。废水排放方式为半连续,具有色度深、水温高、悬浮物高、瞬时排放浓度高、水质变化大、难降解有机物比例高,可生化性差等特点,属于较难处理的工业废水之一。日排放织物染色废水500~1200m3/d,采用物化预沉—生物接触氧化—物化二沉工艺,出水要求达到国家纺织染整工业水污染排放标准(GB4287-1992)中的一级排放标准。经物化和生化处理后,其色度等指标已能达标,但CODcr在150mg/l左右。经小试后在生化池末段投加少量活性炭,对生物处理进行强化,最终做到达标排放。工艺流程如下:

  该工艺中冷却塔根据水温情况选择性使用,确保进生化池水温在30℃左右,一般冬季基本能满足要求,勿需开启。粉末活性炭投加品种及量由水样小试确定,首次投加量为100mg/l,以后视出水水质补加少量,循环使用周期约为一周。初沉所用混凝药剂为石灰和硫酸亚铁,控制PH在7.5~8.5间;生化后使用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺,主要为确保絮凝沉淀效果,用量很少。





活性炭在废水处理中的应用

  1前言

  我国每年排出的工业废水约为8×108 m3 ,其中不仅含有氰化物等剧毒成分,而且含有铬、锌、镍等金属离子。废水的处理方法很多,主要有化学沉淀法、电解法和膜处理法活性炭吸附法。活性炭的表面积巨大,有很高的物理吸附和化学吸附功能。因此活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中。而且具有效率高,效果好等特点。

  2活性炭

  活性炭是一种经特殊处理的炭,具有无数细小孔隙,表面积巨大,每克活性炭的表面积为500-1300平方米。活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能,而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面积,将毒物吸附在活性炭的微孔中,从而阻止毒物的吸取。同时,活性炭能与多种化学物质结合,从而阻止这些物质的吸取。

  2.1活性炭的分类

  在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。还有根据其原材料种类分类。

  粉末状的活性炭吸附能力强,制备容易,价格较低,但再生困难,一般不能重复使用。

  颗粒状的活性炭价格较贵,但可再生后重复使用,并且使用时的劳动条件较好,操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭。

  2.2活性炭吸附

  活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用,以达到净化水质的目的。

  2.3影响活性炭吸附的因素

  吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中,吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。

  活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说,颗粒越小,孔隙扩散速度越快,活性炭的吸附能力就越强。

   当然,活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下,活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。

  3活性炭在污水处理中的应用

  由于活性炭对水的预处理要求高,而且活性炭的价格昂贵,因此在废水处理中,活性炭主要用来去除废水中的微量污染物,以达到深度净化的目的。

  3.1活性炭处理含铬废水

  铬是电镀中用量较大的一种金属原料,在废水中六价铬随pH值的不同分别以不同的形式存在。

  活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积,具有极强的物理吸附能力,能有效地吸附废水中的Cr (Ⅵ)。活性炭的表面存在大量的含氧基团如羟基(- OH)、羧基(-COOH)等,它们都有静电吸附功能,对Cr (Ⅵ)产生化学吸附作用。完全可以用于处理电镀废水中的Cr (Ⅵ) ,吸附后的废水可达到国家排放标准。

  

 利用活性炭处理含铬废水的过程是活性炭对溶液中Cr (Ⅵ)的物理吸附、化学吸附、化学还原等综合作用的结果。活性炭处理含铬废水,吸附性能稳定,处理效率高,操作费用低,有一定的社会效益和经济效益。

  3.2活性炭处理含氰废水

  在工业生产中,金银的湿法提取、化学纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均使用氰化物或副产氰化物,因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。

  活性炭用于净化废水已有相当长的历史,应用于处理含氰废水的文献报道也越来越多。但由于CN_、HCN在活性炭上的吸附容量小, ,在处理成本上不合算。

  3.3活性炭处理含汞废水

  活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能,但吸附能力有限,只适宜于处理含汞量低的废水。如果含汞的浓度较高,可以先用化学沉淀法处理,然后再用活性炭做进一步的处理。

  3.4活性炭处理含酚废水

  含酚废水广泛来源于石油化工厂、树脂厂、焦化厂和炼油化工厂。经实验证明:活性炭对苯酚的吸附性能好,温度升高不利于吸附,使吸附容量减小;但升高温度达到吸附平衡的时间缩短。活性炭的用量和吸附时间存在最佳值,在酸性和中性条件下,去除率变化不大;强碱性条件下,苯酚去除率急剧下降,碱性越强,吸附效果越差。

  3.5活性炭处理含甲醇废水

  活性炭可以吸附甲醇,但吸附能力不强,只适宜于处理含甲醇量低的废水。工程运行结果表明,可大幅度降低混合液的COD,对甲醇的去除率也能够达到很好的效果。

  3.6炼油厂的深度处理

  炼油厂含油废水,经隔油,气浮和生物处理后,在经砂滤和活性炭过滤深度处理。废水的含酚量氰化物含量 COD含量都有明显的降低。

  随着科学技术的进步和废水处理的特殊要求,活性炭的研究从本身的孔结构和比表面积逐步发展到研究表面官能团对活性炭吸附性能的影响。

  例如,活性炭纤维(简称ACF)近年来在处理废水方面受到了科研工编辑的重视,它的直径一般为5~20μm,其制备原理与传统的活性炭制备相同,即将纤维状碳在800℃以上用水蒸气或二氧化碳活化处理。纤维状活性炭的孔隙结构以微孔为主,中孔很少,几乎没有大孔,比表面积可达2500m2/ g。具有吸附和脱附速率决,吸附容量大,导电性高等特点。

  最近,人们发现活性炭不仅有吸附特性,同时表现出催化特性,由此而发展起来的催化氧化法日益受到重视,其研究也在不断深化。为了提高处理效率,从研究催化氧化机理出发,改变活性炭的表面结构,提高活性炭的能力,寻找理想的吸附剂。

  5结语

  当前中国使用活性炭吸附法处理废水的方法处于初始发展阶段。一些有关的理论和技术还不够成熟。而且,在我国,目前活性炭的供应比较紧张,再生设备少,再生费用高,限制了活性炭的广泛使用。不同应用需要不同功能的活性炭。原有的活性炭产品不能满足新的要求,因而不断开发新的活性炭产品就显得十分重要。所以,它需要专业工编辑的积极参与和政府的鼎力支撑,采取多学科交叉与融合的研究方法,使活性炭处理废水技术向着更加科学。

Tags:活性炭

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