活性炭吸附零排放廢水有機物技術(shù)
有機物是我國水污染控制的主要指標(biāo)之一，有機物的含量大小直接影響反滲透工藝的運行效率和處理成本，去除有機物是多級反滲透(RO)工藝不可或缺的預(yù)處理單元。本項目為某園區(qū)廢水零排放項目的活性炭吸附工藝單元，吸附進水為兩級反滲透RO2濃排水，其水質(zhì)特點為：高鹽、高氯離子、高不可生化有機物(有機物≥500mg/L，B／C不到0．1)。處理后出水要求COD≤115mg／L，以便進入下一個工藝單元進一步處理。活性炭吸附工藝，以往多用于給水行業(yè)，很少用于大規(guī)模工業(yè)廢水的處理，但在零排放廢水處理中，有機物的脫除非常重要，直接影響后續(xù)處理工藝的穩(wěn)定運行。因此，有必要對活性炭吸附零排放廢水有機物進行中試工藝研究，以指導(dǎo)工程運用。
1、實驗部分
1．1 材料與儀器
某煤化工廢水(兩極反滲透RO2濃排水)，水質(zhì)見表1；活性炭，碘值為700，900，1000mg/g；重鉻酸鉀、乙二胺四乙酸、硫酸汞、濃硫酸(98％)、硫酸銀等均為分析純。
PB-10酸度計。
1．2 實驗方法
吸附裝置工藝流程見圖1。原水在原水箱進行緩沖后，用計量泵打入一級碳柱進行吸附，一級吸附產(chǎn)水全部進入二級碳柱進行二級吸附，其產(chǎn)水進入反洗水箱。
一級吸附實驗裝置(無二級部分，其余相同)。活性炭柱直徑300mm，高1600mm，裝碘值1000mg/g，柱狀活性炭22k(體積45L，進水0．75L／min，吸附負(fù)荷0．04L／(L·min)，每天取樣，測量COD、吸附容量，運行16d。產(chǎn)品水及外排水水質(zhì)要求見表2。
1．3 COD測定方法
COD采用重鉻酸鉀法進行測定。
2、結(jié)果與討論
2．1 活性炭選擇
一級吸附實驗，共三個實驗碳柱，分別裝碘值700，900，1000mg/g，三種柱狀活性炭22kg(體積45L)，結(jié)果見圖2、圖3。
由圖2、圖3可知，運行至14d，700碘值碳及900碘值碳進、出水COD已近相同，停止進水。1000碘值碳尚有效果，繼續(xù)實驗，運行至16d，進、出水的COD也基本一樣，達到吸附飽和點，吸附容量為18．7％，累計吸附容量為4121．2mg/g，有機物去除效果較其它兩種碳高15％～20％。此外，磨損強度、漂浮率及粉末等性能參數(shù)也較好。故選用碘值1000mg／g活性炭進行后續(xù)實驗。
2．2 一級活性炭吸附性能中試研究
一級吸附實驗采用一個實驗碳柱，裝碘值1000mg/g,柱狀活性炭25kg(體積45L)，實驗進水1．8L／min，吸附負(fù)荷0．04L／(L·min)，結(jié)果見圖4、圖5。
由圖4、圖5可知，運行至11d，1000碳的進、出水COD已近相同，達到吸附飽和點，吸附容量為17．9％，累計吸附容量為4479．0mg／g。
2．3 兩級活性炭吸附性能中試研究
裝置為串聯(lián)二級吸附中試裝置，裝碘值1000mg／g，柱狀活性炭，一、二級裝碳量32kg(體積70．7L)。一級碳柱進水設(shè)定為0．7L／min，一級出水全部重新進入二級，吸附負(fù)荷0．003L／(L·min)，結(jié)果見圖6、圖7。
由圖6、圖7可知，兩級吸附實驗二級平均出水COD為110mg／L時，累計吸附容量僅為6．33％。反之，當(dāng)處理出水有機物要求低時，如本實驗兩級吸附的第一級，平均出水COD為276mg／L，活性炭的累計吸附容量可達到飽和的18．07％。利用這一特性可使活性炭的吸附眭能發(fā)揮到最大。當(dāng)活性炭吸附處理高濃度有機物廢水時，可分兩級或多級。運行時，只換一級的飽和活性炭；將未飽和的二級碳柱改為一級，使其繼續(xù)運行至飽和。這樣，新裝的再生碳或新碳始終為二級吸附，可保證二級出水有機物一直為高標(biāo)準(zhǔn)。
采用活性炭吸附去除有機物，出水水質(zhì)取決于吸附時間及選用活性炭的吸附速率。同一種活性炭，吸附速率和吸附進水與有機物濃度有關(guān)，高有機物濃度吸附速率大，低有機物濃度吸附速率小。本次兩級吸附中試，一級吸附進水COD為476mg／L，吸附速率為2．8mg／(L·min)。二級吸附進水COD為200mg／L，雖吸附時間相同，而二級實際平均吸附速率僅為0．93mg／(L·min)，和一級相差很大。一級累計吸附容量達18％(接近飽和)時，二級平均出水COD為114mg／L。
2．4 二級出水水質(zhì)分析
采用一、二級吸附柱中裝填煤質(zhì)柱狀活性炭處理某煤化工廢水，其出水水質(zhì)見表3。
由表3可知，其出水COD平均為114mg／L，滿足<115mg／L的要求。
3、結(jié)論
(1)在相同條件下，1000碘值碳的有機物去除效果較好。此外，磨損強度、漂浮率及粉末等性能參數(shù)也較好。
(2)根據(jù)吸附中試實驗，本柱狀活性炭的飽和累計吸附容量為18％～19％。由一級吸附實驗趨勢線可看出，當(dāng)累計吸附容量達18％以后，出水過程線出現(xiàn)拐點，出水COD快速接近進水。
(3)二級吸附中試裝置裝碳量32kg(體積70．7L)，一級碳柱進水設(shè)定為0．7L／min，一級出水全部重新進入二級。一級吸附進水COD為476mg／L，吸附速率為2．8mg／(L·min)。二級吸附進水COD為200mg／L，雖吸附時間相同，而二級實際平均吸附速率僅為0．93mg／(L·min)。一級累計吸附容量達18％(接近飽和)時，二級平均出水COD為114mg／L。
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