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廢水治理中活性炭的重要

  工業的快速發展導致產生大量的污水,這些污水的高效處理和循環使用受到越來越多的關注。工業廢水主要來自印染、煉油及石化、制藥、焦化、制藥等行業,廢水成分復雜,相應的廢水處理方法也大不相同。
  
  在處理工業廢水中,活性炭在一級、二級、三級處理工序中均可使用。對于污染成分復雜的工業廢水,多數情況下需要將幾種處理工藝組合起來進行處理,活性炭往往在組合工藝中最后的深度處理中應用。另外,活性炭可以與不同的材料聯合應用,組成新的工藝技術,以取得更好的處理效果.
  
  在廢水的一級物化處理工序中,活性炭主要用作絮凝吸附分離劑,用于吸附或協助絮凝一些難生化降解或對微生物有毒害的有機污染物。最典型的應用技術是粉末活性炭工藝,在石化、印染、焦化工業廢水中投加適量粉狀活性炭,可除去廢水中不可生物降解的色度、臭味,避免曝氣池發泡現象,同時可以使混凝絮體或生物絮體迅速增長而沉淀,還能除去廢水中的重金屬離子及其絡合物.
  
  對于印染和石油化工這類COD、BOD含盆較高的廢水,活性炭也可用于二級處理組合系統。在二級生化降解處理工序中,活性炭多用作各種新型高負荷生化反應器的生物膜載體填料,可以富集有機物,提高生化降解速率和最終轉化率,還能夠提高反應器高負荷水質水量沖擊。同時,活性炭作為生物膜載體,還能夠形成生物活性炭,極大地延長了活性炭的使用壽命。
  
  工業廢水的深度處理和回用是解決我國缺水問題的一種主要途徑。一般情況下.工業廢水經過一級物化和二級生化處理即可達標排放,但若需要對處理后的廢水進行回用,則需進行三級深度處理。在三級處理工序中,活性炭主要用來吸附脫除水中的殘留的難降解有機污染物(POPS,包括雜環、多環化合物及~些長鏈脂肪烴,使出水質達到生產回用的要求,此時活性炭主要起兩種作用:一是普通吸附劑,二是生物膜載體,形成生物活性炭。
  
  可用于水處理的煤質順粒炭和粉狀炭作用相同,但順位炭不易流失,容易再生重復使用,適合用于污染較輕、裕連續運行的水處理工藝,而粉狀炭目前不易回收,一般為一次性使用,一般用于間歇的污染較重的水處理工藝。
  
  活性炭在飲用水方面的應用
  
  由于活性炭具有巨大的比表面積及發達的孔隙結構,在吸附脫除水中的污染物的同時,也成為水中微生物的理想棲息場所。在適宜的溫度及營養條件下,將其用于水處理,可以同時發揮活性炭吸附和微生物生物降解的雙重作用,這種作用被稱為生物活性炭。活性炭上面的吸附質能夠為微生物提供穩定的生息環境,而微生物的存在也為活性炭提供了生物再生功能,總的效果是將帶有穿透現象的不穩定吸附過程轉化為準穩態過程。
  
  用于水處理的活性炭包括粉狀活性炭和顆粒狀活性炭。粉狀活性炭一般采用直接投人原水的方式,用于除去季節性產生的稼味等異臭、異味,以及除去表面活性劑、農藥等,還可以在發生化學物質污染水源事故的時候作為應急處理措施。使用粉狀活性炭進行水處理多為間歇操作,根據水源的不同要注意控制加料比例、混合接觸時間以及投料點的選擇。使用顆粒活性炭進行水處理,一般采用固定床或移動床進行連續操作,活性炭需定期再生。顆粒炭和粉狀炭作用相同,但顆拉炭不易流失,容易再生重復使用,適合用于污染較輕、需連續運行的水處理工藝,而粉狀炭目前不易回收,一般為一次性使用,用于間歇地污染較重的水處理工藝。
  
  粉狀活性炭在處理水源中突發臭味、工業污染方面有很好的應用.2005年9~11月期間,由于密云水庫臭味物質含盆高,北京水務集團第九水廠采用了向摘水管道中投加粉狀炭的技術,有效地去除了異味。在松花江受到硝基苯和苯污染期間,哈爾濱市供排水集團在建設部專家組的指導下,利用第九水廠的技術及時處理了水中硝基苯,達到了水質要求。在使用粉狀炭時,必須根據所要去除污染物的種類和濃度進行吸附試驗,以確定活性炭種類和數量。投加粉狀炭之前,應注意先將炭粉制成炭漿定量均勻地加人水中,接觸時間越長,除污染效果越好。
  
  目前活性炭在凈水中的應用已十分廣泛。在美國和日本,飲用水凈化活性炭吸附設施非常普遍;發達國家用于水處理的活性炭約占活性炭總用量的40%-50%,美國每年用于水處理的活性炭占美國活性炭生產總量的45%以上。我國北京的上水已全部經過活性炭凈化,上海、深圳等城市也正在推行,家庭活性炭凈水器應用也開始普及。預計不遠的將來,活性炭在我國水處理領域將獲得飛躍式發展。
  
  北京水務集團所屬的以地表水為水源的自來水廠都設有1. 5m深的煤質顆粒活性炭濾池,活性炭濾池為給水處理中的深度處理工藝,可以有效地除去水中色度、異臭異味和溶解的有機污染物,提高供水水質。剛填人活性炭池的新炭主要以物理和化學吸附為主,在使用一定時間后炭表面形成生物膜,則以生物降解作用為主。
  
  國內外大批量生產的水處理用煤質顆粒活性炭從生產工藝總體上主要可分為四種,即原煤破碎活性炭、柱狀活性炭、柱狀破碎活性炭和壓塊破碎活性炭,這四種活性炭在我國自來水深度處理中均有應用,其中壓塊破碎活性炭將是未來水處理用活性炭市場,尤其是中國水處理用活性炭市場的主流產品。給水處理顆粒活性炭一般微孔和中孔發達,應符合三項要求:吸附容量大、吸附速度快、機械強度好。
  
  汽油回收用活性炭
  
  利用性能優良的吸附劑對油氣進行選擇性吸附,實現油品燕氣的吸附回收,是一種有效的油氣回收技術,而吸附劑的選取是此項技術的關鍵。活性炭是一種疏水性吸附劑,具有非極性的表面結構,特別適合于從氣體或液體混合物中進行油氣的吸附回收。活性炭吸附油氣主要為范德華力引起的非極性物理吸附過程,吸附能力與活性炭的比表面積、孔容、孔徑分布等主要物理結構參數有關,碳氫分子直徑與活性炭的孔徑尺寸愈接近,吸附能力愈強。油氣回收用活性炭一般要求中孔發達,在具有強吸附能力的同時,還要具有較高的脫附能力,此外還要具有較高的強度、耐磨性及透氣性。
  
  為防止汽油揮發而浪費燃料和污染環境,歐美國家早在20世紀70年代就制定法規,要求在汽車上安裝裝填活性炭的碳罐對汽油蒸氣進行吸附,以防止燃油的揮發污染.碳罐的工作原理是:汽車發動機停止I作時,由化油器、汽缸等處揮發出的汽油蒸氣被碳罐中的活性炭吸附,發動機工作時又可被吸人的空氣脫附并一同進人汽缸燃燒,從而達到防止汽油燕發的目的。碳罐所用的活性炭是控制汽油蒸發的關鍵,要求其不僅吸附性能好,而且有較好的脫附性能。
  
  由于活性炭的吸附能力和脫附能力之間沒有必然聯系,常用的吸附指標如碘值、亞甲基藍值、CCI4等無法準確表征活性炭對汽油的回收能力,因此目前國際上通用的檢測指標是丁烷有效吸附工作容量(BWC)。研究表明,活性炭對丁烷的吸附受活性炭比表面積和孔容,特別是中孔孔容的影響,提高活性炭的微孔比表面積和中孔孔容是改進其丁烷吸附性能的關鍵因素,’理想的孔徑范圍為微孔上限和中孔下限。丁烷吸附過程具有微孔填充和毛細凝聚雙重特征:在吸附前期,吸附過程是與比表面有關的微孔填充吸附,而在吸附后期是受孔容控制的毛細凝聚過程。因此,提高活性炭的中孔率是提高其解吸率的有效途徑。
  
  油氣回收用活性炭一般采用壓塊破碎炭,且制備工藝不同于普通活性炭,制備前需在原料煤粉中加人適量添加劑,再經壓塊成型、炭化、活化制得。影響活性炭性能的主要因素為原料煤性質、添加劑和成型壓力。


本文關鍵詞:煙臺水處理
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