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廢水活性炭處理法

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利用活性炭的物理吸附、化學吸附、氧化、催化氧化和還原等性能去除廢水中多種污染物的方法,是廢水吸附處理法的一種。

 

1 廢水活性炭處理法 -正文

  
  活性炭是用木材、煤、果殼等含碳物質在高溫和缺氧條件下活化製成的。它有非常多的微孔和巨大的比表面積,通常1克活性炭的表面積達500~1500米2,因而具有很強的物理吸附能力,能有效地吸附廢水中的有機污染物。此外,在活化過程中活性炭表面的非結晶部位上形成一些含氧官能團,如羧基(—COOH)、羥基(—OH)、羰基廢水活性炭處理法。這些基團使活性炭具有化學吸附和催化氧化、還原的性能,能有效地去除廢水中一些金屬離子。
  活性炭應用於給水凈化已有約60年的歷史,但用於廢水處理是在60年代才開始的。由於工業的迅速發展,廢水中有越來越多的劇毒和難以生物降解的污染物,活性炭因能有效地去除這些污染物而受到重視。美國1965年建成了世界上第一座具有生產規模的活性炭廢水高級處理裝置,1972年研究成功曝氣池投加粉末活性炭的處理法。中國從70年代初開始研究活性炭處理廢水的技術,於1976年建成第一座處理煉油廢水的活性炭高級處理裝置。
  處理廢水使用的活性炭有粉末炭和粒狀炭兩類。用粉末炭處理廢水通常採用混懸接觸吸附的方式,而用粒狀炭則採用過濾-吸附的方式。其處理設備見廢水吸附處理法。
  廢水的活性炭處理法通常有兩種處理系統:一種是用活性炭直接處理二級處理出水;一種是二級處理出水經化學澄清、去除營養物、過濾以後用粒狀活性炭吸附。
  活性炭用於廢水高級處理的主要優點在於處理程度高,出水水質比較穩定,處理后水中的BOD(生化需氧量)、COD(化學需氧量)、SS(懸浮物)通常分別低於每升10、15、5毫克,如輔以其他處理措施,可以達到飲用水標準,但投資和處理費用高昂。
  應用粒狀活性炭床,必須對廢水進行預處理,去除油脂,減少懸浮固體,使懸浮物含量少於50毫克/升,以免堵塞炭層、增加水頭損失,並避免頻繁地進行反衝洗。
  粉末活性炭處理法又稱生物-物理處理法、 投料曝氣法和加粉末炭曝氣法。它是在活性污泥法的基礎上將粉末活性炭投入曝氣池,這樣既充分利用了廢水處理設備,又提高了處理效果。
  用這種方法去除污染物,一般認為是吸附和微生物氧化分解的協同作用。活性炭的大量微孔吸附了有機物和廢水中的氧氣,為微生物群的生長繁殖提供了高濃度的營養源,而微生物代謝過程中產生的酶和輔酶又被吸附和富集在活性炭的微孔中,加之炭上微生物和有機物接觸時間較長,使難以降解的有機物也有可能經生物氧化而分解。粉末活性炭處理法一般包括三個步驟:①劇烈混和,使炭迅速分散到污水中;②接觸吸附和氧化,使炭懸浮在污水中進行混懸吸附和氧化;③液-固分離,將炭從污水中分離出來,然後進行再生。
  此法優點是:①處理效果好而且比較穩定;②提高了微生物對有機毒物和重金屬的抗性;③產生有凝聚力的炭體和微生物,形成堅實和稠密的污泥,改善了活性污泥法的操作條件;④活性炭能吸附表面活性物質,解決了曝氣池中的起泡沫問題;⑤能用於處理成分複雜、濃度和水量多變的廢水;⑥粉末炭成本低。但因粉末炭再生困難,至今尚未應用於實際。1972年用流化床再生爐再生粉末活性炭試驗成功,為粉末活性炭的應用提供了條件。
  粉末活性炭用於廢水處理的最新技術是單級接觸系統,即混和、接觸反應、重力沉澱在同一個設備中完成,炭在設備中的停留時間為2~5天。這樣便於微生物活動,提高了處理效果。
  在污泥消化池中投加一定量的粉末活性炭,能加速污泥沉澱,凈化返回到水處理系統的上清液,提高水處理系統的效率。此外,還可促進污泥固體的分解,消除惡臭,提高設備的生產能力。

 

2 廢水活性炭處理法 -配圖

 

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