活性炭吸附法凈化工業(yè)廢水的研究

張 研，崔偉超，劉紅雨

(天津長蘆漢沽鹽場有限責任公司，天津 300480)

1 概述

1.1 工業(yè)廢水的分類

根據(jù)污染程度的不同，工業(yè)廢水可分為生產(chǎn)污水和生產(chǎn)廢水兩類。生產(chǎn)污水是指在使用過程中受到嚴重污染的水，大多具有嚴重的危害性[1-4]；生產(chǎn)廢水是指在使用過程中受到輕度污染或溫度增高的水(如設(shè)備冷卻水)。

按工業(yè)廢水中所含主要污染物的化學性質(zhì)分類，可分為含無機污染物為主的無機廢水、含有機污染物為主的有機廢水、兼含有機物和無機物的混合廢水、重金屬廢水、含放射性物質(zhì)的廢水和僅受熱污染的冷卻水。

按廢水中所含污染物的主要成分可分為酸性廢水、堿性廢水、含酚廢水、含鉻廢水、含有機磷廢水和放射性廢水等。

1.2 工業(yè)廢水的特點

以化工廠生產(chǎn)的阻燃劑四溴雙酚A車間排放的廢水為例，四溴雙酚A廢水主要特點：

(1)有機物濃度高。COD一般在1 000 mg/L以上,相對而言,BOD較低，很多廢水BOD與COD的比值小于0.3。

(2)成分復雜。排放的廢水中含有的無機物質(zhì)主要有硫酸鈉和溴化鈉鹽,有機物主要含四溴雙酚A、三溴苯酚及少量酚類等有機物。

(3)色度高，有異味。有些廢水散發(fā)出濃濃的異味,給周圍環(huán)境造成不良影響。

(4)具有強酸強堿性。車間排放的廢水需要加入定量的硫酸、燒堿液來調(diào)節(jié)其pH值至中性范圍。

(5)不易生物降解有機廢水中所含的有機污染物結(jié)構(gòu)復雜，如蒽萘是由10個碳原子組成的離域共扼鍵，結(jié)構(gòu)相當穩(wěn)定，難以降解。這類廢水的生化性差，且對微生物有毒性，難以用一般的生化方法處理。

1.3 工業(yè)廢水的處理方法

工業(yè)廢水常用的處理方法主要有：物理處理法、化學處理法、物理化學法和生物處理法[5-8]。

(1) 物理處理法。通過物理作用，以分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)污染物質(zhì)(油膜和油珠)，常用有重力分離法、離心分離法、過濾法等。

(2) 化學處理法。向污水中投加某種化學物質(zhì)，利用化學反應來分離、回收污水中的污染物質(zhì)，常用的有化學沉淀法、混凝法、中和法、氧化還原(電解)法等。

(3) 物理化學法。利用物理化學作用去除廢水中的污染物質(zhì)，主要有吸附法、離子交換法、膜分離法、萃取法等。

(4) 生物處理法。通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態(tài)的有機性污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)，可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。

2 試驗方法

2.1 試驗儀器

三口燒瓶(1 L)、精密增力攪拌機(S312-120W)、循環(huán)水式多用真空泵(SHZ-D)、抽濾瓶(1 L)、721型可見光分光光度計、COD 檢測儀(5B-3C)

2.2 試驗原料及試劑

某化工廠四溴雙酚A車間排放的廢水、顆?；钚蕴?、純水、41%的稀硫酸。

試驗采用兩種不同的顆?；钚蕴?，一種為煤質(zhì)活性炭(以固體顆粒形式堆積存在)，另一種為椰殼活性炭(以固體顆粒形式安置在濾芯裝置中)，這兩種活性炭的特性參數(shù)如表1、表2。

表1選用江蘇省某炭業(yè)廠家生產(chǎn)的煤質(zhì)顆粒活性炭作為吸附劑。表2選用浙江某水處理科技有限公司生產(chǎn)的后置活性炭濾芯為活性炭吸附凈化裝置。

表1 活性炭特性參數(shù)Tab.1 Characteristic parameters of activated carbon

表2 濾芯特性參數(shù)Tab.2 Characteristic parameters of filter element

2.3 試驗方法

2.3.1 原水水質(zhì)測定[9-10]

對試驗原水的COD值(化學需氧量(COD)快速測定儀)，色度(721分光光度計測定(參照純水))；pH值(采用精密試紙測定)進行測定。

2.3.2 活性炭吸附試驗步驟

(1)活性炭顆粒攪拌凈化的方法處理原水。稱取一定量的顆?；钚蕴渴⑷氩Ａ?，按一定的固液比加入原水，機械攪拌凈化1.0 h、2.0 h、3.0 h后，取樣用濾紙過濾，測定其COD、色度及pH值，看其變化規(guī)律。

(2)活性炭濾芯直接吸附凈化的方法處理原水。取一定量的原水水樣，利用椰殼活性炭濾芯裝置閉路循環(huán)吸附凈化1.0 h、2.0 h、3.0 h后取樣，測定其COD、色度及pH值，看其變化規(guī)律。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 試驗結(jié)果

3.1.1 煤質(zhì)活性炭顆粒攪拌吸附原水水質(zhì)測定

在常溫下，原水經(jīng)過顆?；钚蕴繖C械攪拌吸附凈化不同時間后，原液pH值基本保持不變(中性7左右)，COD值及色度的測定結(jié)果如表3所示。

表3 顆粒活性炭攪拌凈化后的水質(zhì)測定Tab.3 Determination of water quality after agitation and purification with granular activated carbon

3.1.2 椰殼活性炭濾芯吸附凈化原水水質(zhì)測定

在常溫下，原水經(jīng)過椰殼活性炭濾芯閉路循環(huán)凈化不同時間后pH值基本保持不變(中性7左右)，COD值及色度的測定結(jié)果如表4所示。

表4 活性炭濾芯凈化后的水質(zhì)測定Tab.4 Determination of water quality after purification with activated carbon filter

3.2 試驗結(jié)果分析與討論

3.2.1 COD值分析

從試驗對比結(jié)果分析來看，無論采用椰殼活性炭濾芯吸附，還是煤質(zhì)活性炭顆粒攪拌吸附凈化原水在去除COD值上效果基本相同，凈化時間一般在2 h～3 h左右，去除程度可達到65%～70%左右。但采用煤質(zhì)顆?；钚蕴繑嚢栉教幚淼脑肯鄬^高些。

3.2.2 色度分析

從試驗結(jié)果對比分析看，采用椰殼活性炭濾芯閉路循環(huán)吸附凈化對去除原水的色度效果比較顯著，對原水的去色程度最高可達67%，比用煤質(zhì)活性炭顆粒攪拌吸附高26%左右。但處理的廢水量不宜過大，定期要對活性炭濾芯進行清洗。

3.2.3 pH值及有機物含量分析

由于兩種活性炭的pH值在5～10范圍，都不具有強酸或強堿性，固液比不超過0.2，所以經(jīng)兩種方式凈化后的原液pH值都沒有明顯波動，基本與原液初始pH值保持一致(7左右)。

經(jīng)兩種活性炭吸附方式凈化后的原水進行兌酸調(diào)pH至1左右，原液有些變渾濁，經(jīng)過濾后測得不溶物含量分別為0.02%、0.01%。說明了采用椰殼活性炭吸附凈化能夠截留的可溶性有機物量更大。

4 結(jié)論

在去除廢水COD值上，采用煤質(zhì)顆?；钚蕴繑嚢栉椒绞絻艋?，去除率高，處理量大，且成本較低；在去除廢水色度上，采用椰殼活性炭吸附凈化，去除效果比較明顯，但處理廢水的色度不宜過高，否則活性炭的套用周期較短。

綜合考慮得出，再利用活性炭處理工業(yè)廢水上，可以采用煤質(zhì)活性炭與椰殼活性炭串聯(lián)組合方式吸附凈化廢水；先采用煤質(zhì)活性炭對廢水進行預處理，再通過椰殼活性炭進行脫色，使處理后的廢水水質(zhì)進一步提高。