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随着国度对水环境污染的日益注重,城镇污水及工业废水的排放规范请求愈发严厉。近几年大多数生活污水处置厂或工业污水处理厂面临提标改造的新形势,排放规范由传统城镇污水排放一级B规范提升至一级A规范,国度重点江湖海河流域周边则请求提标至准地表IV类水质或是更高规范。
活性炭这种新型资料,因具有特殊的多孔构造、宏大的比外表积,可以有效吸附水体中的各类污染物,所以普遍应用于水处置行业。但由于活性炭价钱通常比拟昂贵,孔隙率有限,水体中的污染物很容易吸附于活性炭中,形成活性炭快速饱和。所以活性炭较少应用于污水处置行业的预处置阶段,而是更多的应用于深度处置阶段。本文以某污水厂深度处置中活性炭运用案例来引见活性炭的原理及其在水处置行业应用。
一、活性炭特征及作用原理
活性炭是一种黑色多孔固体炭质,包含粉末、颗粒、块状、蜂窝或晶体等多种方式。因具有特殊且丰厚的多孔构造,本身具备强有力的吸附功用。
该种吸附功用主要分为物理吸附和化学吸附。物理吸附是指活性炭应用其本身微孔或孔隙构造,将水和空气中分子直径小于活性炭孔隙直径的杂质吸入其中。化学吸附是指活性炭因外表杂原子、化学官能团、化合物等与被吸附物质发作化学反响,而产生化学吸附。在上述两种吸附方式的共同作用下,活性炭可以充沛吸附污水中的重金属离子、各类杂质和污染物等,完成较好的水处置效果,从而普遍应用于水处置行业。
二、活性炭在污水处置厂深度处置中的应用
2.1 项目概略及活性炭应用
江西省某工业园区污水处置厂,设计处置范围为12500m3/d,原主体工艺一期为SBR+气浮;二期为BDP+斜管沉淀,出水排放执行《城镇污水处置厂污染物排放规范》(GB18918—2002)一级B规范,应当地政府及环保部门请求岀水规范需由一级B提升至一级A规范。故该污水厂在原主体工艺后增加深度处置单元,其深度处置工艺为“微砂加炭高效沉淀池+反硝化深床滤池”进一步去除SS、TP、COD、TN等指标。深度处置中主要污染物指标去除率设计如表1所示。
活性炭主要应用于本污水厂微砂加炭高效沉淀池中,该池体分为接触池+混凝池+絮凝池+斜板沉淀四个局部,工作原理是经过在各功用池内分别投加活性炭、混凝剂、絮凝剂及微砂,污水与其充沛混合反响,生成的絮体经斜板沉淀后得到廓清出水,污水中的COD、SS和TP等污染物得到进一步去除。活性炭详细投加于接触池,经过快速搅拌混合与污水中污染物充沛接触,应用活性炭物理吸附作用,将难降解的溶解性COD吸附去除,随后同斜板池污泥混合物一同排至后续污泥脱水单元。该工程装备活性炭储罐(有效容积20m3)和活性炭制备池(1用1备,单池有效容积10m3)。固体活性炭经由罐车保送至活性炭储罐,再由螺旋保送定量投加到活性炭制备池,参加一定量自来水,实行搅拌,制备成浓度为1%(质量分数)的活性炭溶液,然后由投加泵将活性炭溶液投加到接触池。
活性炭的投加量可依据进水流量、活性炭投加率及活性炭溶液制备浓度计算得出,其计算公式如下:
公式中活性炭投加率又与进出水水质、水温、活性炭质量等均有关联,依照本工程设计高效沉淀池出水COD浓度应从进水60mg/L降低至45mg/L,其理论活性炭投加率约为100g/m3。
2.2 活性炭选型烧杯实验
本工程倡议选用的活性炭根本参数为:固体粉末,粒径<75um,碘值〉1050,灰分<5%。由于每种活性炭本身孔隙直径、比外表积的差别,以及污水中特征污染物的不同,所以即便拟用的活性炭均满足上述根本条件,仍需实行烧杯实验,从而挑选岀最合适本污水的活性炭产品。
下面简单引见本工艺的活性炭烧杯实验,详细如下:
(1)实验资料。少量微砂、混凝剂PAC、絮凝剂PAM,活性炭样品、待测污水、烧杯、六联搅拌器、玻璃棒等。
(2)实验办法。取若干待测污水,分别装入4个烧杯中,每个烧杯污水量为1L,然后向其分别投加等量微砂。本次实验的活性炭产品有3种,为其编号1~3号。烧杯编号对应1~3号和0号。0号为空白样品(不加活性炭)。在1~3号烧杯中分别投加100mg活性炭,搅拌15min,然后在0〜3号烧杯中分别参加0.2mL(浓度5%)PAC、搅拌3min;参加1.5mL(浓度0.1%)PAM搅拌10min。最后沉淀10min后取上清液分别测定其COD值和TP值。
(3)实验结果。从表2实验结果来看,活性炭样品1对污水中的COD去除率最高,所以优先选用1号产品。本次实验同时还测定了活性炭投加前后上清液总磷的数据,这是由于局部活性炭产品是运用磷酸法制备而来,可能会含有少量磷酸盐,溶解到水中后会招致总磷升高。本次实验测得活性炭样品卜3号投加前后总磷数据,均未有上升趋向,契合实验请求。
三、活性炭改性研讨发展
为进步活性炭对不同水体污染物的吸附才能,近几年关于活性炭改性技术的研讨也日益开展。
经过对活性炭外表物理构造的改性,如增加比外表积和孔隙构造比例,调整孔径大小、使其与被吸附颗粒物孔径相当等方式,从而改善活性炭资料的物理吸附才能。通常可用浸渍掩盖法气相热解、热收缩法等物理办法完成。另外也可对活性炭外表化学性质实行改性,经过丰厚活性炭上的化学官能团,从而增加活性吸附点位或使其对吸附质产生特殊的吸附才能。常用办法有:外表复原改性、外表氧化改性、负载金属改性等。
水体环境中污染物冗杂,想要应用活性炭进一步去除大多数污染物,还需对污染物及活性炭之间的作用关系实行深化研讨,从而针对性地选择活性炭改性办法,增加其吸附品种及吸附才能。
四、结语
活性炭因其强大的吸附功用普遍应用于水处置行业,本文提及的仅为活性炭在深度处置中物理吸附作用的案例,针对各类较难处置的印染废水、化工废水,能够思索对活性炭实行相应改性,使其发挥化学吸附效应,从而去除难降解物质。活性炭的改性研讨在各类难处置废水范畴中具有一定应用前景。由于活性炭价钱普遍较高,所以研讨如何搜集回收水中已饱和的活性炭,并实行加工循环应用,关于己采用活性炭投加工艺的污水处置厂具有重要意义。