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工业废水处理离不开活性炭


更新日期:2017/5/26 16:27:02 作者:绿邦净水
标签:废水处理用活性炭 活性炭 柱状活性炭
工业
废水处理离不开活性炭


工业的快速发展导致产生大量的污水,这些污水的高效处理和循环使用受到越来越多的关注。工业废水主要来自印染、炼油及石化、制药、焦化、制药等行业,废水成分复杂,相应的废水处理方法也大不相同。


在处理工业废水中。活性炭在一级、二级、三级处理工序中均可使用。对于污染成分复杂的工业废水,多数情况下需要将几种处理工艺组合起来进行处理,活性炭往往在组合工艺中最后的深度处理中应用。另外,活性炭可以与不同的材料联合应用,组成新的工艺技术,以取得更好的处理效果。


在废水的一级物化处理工序中,活性炭主要用作絮凝吸附分离剂,用于吸附或协助絮凝一些难生化降解或对微生物有毒害的有机污染物。最典型的应用技术是粉末活性炭工艺,在石化、印染、焦化工业废水中投加适量粉状活性炭,可除去废水中不可生物降解的色度、臭味,避免曝气池发泡现象,同时可以使混凝絮体或生物絮体迅速增长而沉淀,还能除去废水中的重金属离子及其络合物。


对于印染和石油化工这类COD、BOD含盆较高的废水,活性炭也可用于二级处理组合系统。在二级生化降解处理工序中,活性炭多用作各种新型高负荷生化反应器的生物膜载体填料,可以富集有机物,提高生化降解速率和最终转化率,还能够提高反应器高负荷水质水量冲击。同时,活性炭作为生物膜载体,还能够形成生物活性炭,极大地延长了活性炭的使用寿命。


工业废水的深度处理和回用是解决我国缺水问题的一种主要途径。一般情况下。工业废水经过一级物化和二级生化处理即可达标排放,但若需要对处理后的废水进行回用,则需进行三级深度处理。在三级处理工序中,活性炭主要用来吸附脱除水中的残留的难降解有机污染物(POPS,包括杂环、多环化合物及~些长链脂肪烃,使出水质达到生产回用的要求,此时活性炭主要起两种作用:一是普通吸附剂,二是生物膜载体,形成生物活性炭。


可用于水处理的煤质顺粒炭和粉状炭作用相同,但顺位炭不易流失,容易再生重复使用,适合用于污染较轻、裕连续运行的水处理工艺,而粉状炭目前不易回收,一般为一次性使用,一般用于间歇的污染较重的水处理工艺。


活性
炭在饮用水方面的应用


由于活性炭具有巨大的比表面积及发达的孔隙结构,在吸附脱除水中的污染物的同时,也成为水中微生物的理想栖息场所。在适宜的温度及营养条件下,将其用于水处理,可以同时发挥活性炭吸附和微生物生物降解的双重作用,这种作用被称为生物活性炭。活性炭上面的吸附质能够为微生物提供稳定的生息环境,而微生物的存在也为活性炭提供了生物再生功能,总的效果是将带有穿透现象的不稳定吸附过程转化为准稳态过程。


用于水处理的活性炭包括粉状活性炭和颗粒状活性炭。粉状活性炭一般采用直接投人原水的方式,用于除去季节性产生的稼味等异臭、异味,以及除去表面活性剂、农药等,还可以在发生化学物质污染水源事故的时候作为应急处理措施。使用粉状活性炭进行水处理多为间歇操作,根据水源的不同要注意控制加料比例、混合接触时间以及投料点的选择。使用颗粒活性炭进行水处理,一般采用固定床或移动床进行连续操作,活性炭需定期再生。颗粒炭和粉状炭作用相同,但颗拉炭不易流失,容易再生重复使用,适合用于污染较轻、需连续运行的水处理工艺,而粉状炭目前不易回收,一般为一次性使用,用于间歇地污染较重的水处理工艺。


粉状活性炭在处理水源中突发臭味、工业污染方面有很好的应用。2005年9~11月期间,由于密云水库臭味物质含盆高,北京水务集团第九水厂采用了向摘水管道中投加粉状炭的技术,有效地去除了异味。在松花江受到硝基苯和苯污染期间,哈尔滨市供排水集团在建设部专家组的指导下,利用第九水厂的技术及时处理了水中硝基苯,达到了水质要求。在使用粉状炭时,必须根据所要去除污染物的种类和浓度进行吸附试验,以确定活性炭种类和数量。投加粉状炭之前,应注意先将炭粉制成炭浆定量均匀地加人水中,接触时间越长,除污染效果越好。


目前活性炭在净水中的应用已十分广泛。在美国和日本,饮用水净化活性炭吸附设施非常普遍;发达国家用于水处理的活性炭约占活性炭总用量的40%-50%,美国每年用于水处理的活性炭占美国活性炭生产总量的45%以上。我国北京的上水已全部经过活性炭净化,上海、深圳等城市也正在推行,家庭活性炭净水器应用也开始普及。预计不远的将来,活性炭在我国水处理领域将获得飞跃式发展。


北京水务集团所属的以地表水为水源的自来水厂都设有1。 5m深的煤质颗粒活性炭滤池,活性炭滤池为给水处理中的深度处理工艺,可以有效地除去水中色度、异臭异味和溶解的有机污染物,提高供水水质。刚填人活性炭池的新炭主要以物理和化学吸附为主,在使用一定时间后炭表面形成生物膜,则以生物降解作用为主。


国内外大批量生产的水处理用煤质颗粒活性炭从生产工艺总体上主要可分为四种,即原煤破碎活性炭、柱状活性炭、柱状破碎活性炭和压块破碎活性炭,这四种活性炭在我国自来水深度处理中均有应用,其中压块破碎活性炭将是未来水处理用活性炭市场,尤其是中国水处理用活性炭市场的主流产品。给水处理颗粒活性炭一般微孔和中孔发达,应符合三项要求:吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。


汽油
回收用活性炭


利用性能优良的吸附剂对油气进行选择性吸附,实现油品燕气的吸附回收,是一种有效的油气回收技术,而吸附剂的选取是此项技术的关键。活性炭是一种疏水性吸附剂,具有非极性的表面结构,特别适合于从气体或液体混合物中进行油气的吸附回收。活性炭吸附油气主要为范德华力引起的非极性物理吸附过程,吸附能力与活性炭的比表面积、孔容、孔径分布等主要物理结构参数有关,碳氢分子直径与活性炭的孔径尺寸愈接近,吸附能力愈强。油气回收用活性炭一般要求中孔发达,在具有强吸附能力的同时,还要具有较高的脱附能力,此外还要具有较高的强度、耐磨性及透气性。


为防止汽油挥发而浪费燃料和污染环境,欧美国家早在20世纪70年代就制定法规,要求在汽车上安装装填活性炭的碳罐对汽油蒸气进行吸附,以防止燃油的挥发污染。碳罐的工作原理是:汽车发动机停止I作时,由化油器、汽缸等处挥发出的汽油蒸气被碳罐中的活性炭吸附,发动机工作时又可被吸人的空气脱附并一同进人汽缸燃烧,从而达到防止汽油燕发的目的。碳罐所用的活性炭是控制汽油蒸发的关键,要求其不仅吸附性能好,而且有较好的脱附性能。


由于活性炭的吸附能力和脱附能力之间没有必然联系,常用的吸附指标如碘值、亚甲基蓝值、CCI4等无法准确表征活性炭对汽油的回收能力,因此目前国际上通用的检测指标是丁烷有效吸附工作容量(BWC)。研究表明,活性炭对丁烷的吸附受活性炭比表面积和孔容,特别是中孔孔容的影响,提高活性炭的微孔比表面积和中孔孔容是改进其丁烷吸附性能的关键因素,’理想的孔径范围为微孔上限和中孔下限。丁烷吸附过程具有微孔填充和毛细凝聚双重特征:在吸附前期,吸附过程是与比表面有关的微孔填充吸附,而在吸附后期是受孔容控制的毛细凝聚过程。因此,提高活性炭的中孔率是提高其解吸率的有效途径。


油气回收用活性炭一般采用压块破碎炭,且制备工艺不同于普通活性炭,制备前需在原料煤粉中加人适量添加剂,再经压块成型、炭化、活化制得。影响活性炭性能的主要因素为原料煤性质、添加剂和成型压力。


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