活性炭吸附法净化工业废水的研究

张 研，崔伟超，刘红雨

(天津长芦汉沽盐场有限责任公司，天津 300480)

1 概述

1.1 工业废水的分类

根据污染程度的不同，工业废水可分为生产污水和生产废水两类。生产污水是指在使用过程中受到严重污染的水，大多具有严重的危害性[1-4]；生产废水是指在使用过程中受到轻度污染或温度增高的水(如设备冷却水)。

按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，可分为含无机污染物为主的无机废水、含有机污染物为主的有机废水、兼含有机物和无机物的混合废水、重金属废水、含放射性物质的废水和仅受热污染的冷却水。

按废水中所含污染物的主要成分可分为酸性废水、碱性废水、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水等。

1.2 工业废水的特点

以化工厂生产的阻燃剂四溴双酚A车间排放的废水为例，四溴双酚A废水主要特点：

(1)有机物浓度高。COD一般在1 000 mg/L以上,相对而言,BOD较低，很多废水BOD与COD的比值小于0.3。

(2)成分复杂。排放的废水中含有的无机物质主要有硫酸钠和溴化钠盐,有机物主要含四溴双酚A、三溴苯酚及少量酚类等有机物。

(3)色度高，有异味。有些废水散发出浓浓的异味,给周围环境造成不良影响。

(4)具有强酸强碱性。车间排放的废水需要加入定量的硫酸、烧碱液来调节其pH值至中性范围。

(5)不易生物降解有机废水中所含的有机污染物结构复杂，如蒽萘是由10个碳原子组成的离域共扼键，结构相当稳定，难以降解。这类废水的生化性差，且对微生物有毒性，难以用一般的生化方法处理。

1.3 工业废水的处理方法

工业废水常用的处理方法主要有：物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法[5-8]。

(1) 物理处理法。通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质(油膜和油珠)，常用有重力分离法、离心分离法、过滤法等。

(2) 化学处理法。向污水中投加某种化学物质，利用化学反应来分离、回收污水中的污染物质，常用的有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原(电解)法等。

(3) 物理化学法。利用物理化学作用去除废水中的污染物质，主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法等。

(4) 生物处理法。通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的物质，可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。

2 试验方法

2.1 试验仪器

三口烧瓶(1 L)、精密增力搅拌机(S312-120W)、循环水式多用真空泵(SHZ-D)、抽滤瓶(1 L)、721型可见光分光光度计、COD 检测仪(5B-3C)

2.2 试验原料及试剂

某化工厂四溴双酚A车间排放的废水、颗粒活性炭、纯水、41%的稀硫酸。

试验采用两种不同的颗粒活性炭，一种为煤质活性炭(以固体颗粒形式堆积存在)，另一种为椰壳活性炭(以固体颗粒形式安置在滤芯装置中)，这两种活性炭的特性参数如表1、表2。

表1选用江苏省某炭业厂家生产的煤质颗粒活性炭作为吸附剂。表2选用浙江某水处理科技有限公司生产的后置活性炭滤芯为活性炭吸附净化装置。

表1 活性炭特性参数Tab.1 Characteristic parameters of activated carbon

表2 滤芯特性参数Tab.2 Characteristic parameters of filter element

2.3 试验方法

2.3.1 原水水质测定[9-10]

对试验原水的COD值(化学需氧量(COD)快速测定仪)，色度(721分光光度计测定(参照纯水))；pH值(采用精密试纸测定)进行测定。

2.3.2 活性炭吸附试验步骤

(1)活性炭颗粒搅拌净化的方法处理原水。称取一定量的颗粒活性炭盛入玻璃烧杯中，按一定的固液比加入原水，机械搅拌净化1.0 h、2.0 h、3.0 h后，取样用滤纸过滤，测定其COD、色度及pH值，看其变化规律。

(2)活性炭滤芯直接吸附净化的方法处理原水。取一定量的原水水样，利用椰壳活性炭滤芯装置闭路循环吸附净化1.0 h、2.0 h、3.0 h后取样，测定其COD、色度及pH值，看其变化规律。

3 试验结果及分析

3.1 试验结果

3.1.1 煤质活性炭颗粒搅拌吸附原水水质测定

在常温下，原水经过颗粒活性炭机械搅拌吸附净化不同时间后，原液pH值基本保持不变(中性7左右)，COD值及色度的测定结果如表3所示。

表3 颗粒活性炭搅拌净化后的水质测定Tab.3 Determination of water quality after agitation and purification with granular activated carbon

3.1.2 椰壳活性炭滤芯吸附净化原水水质测定

在常温下，原水经过椰壳活性炭滤芯闭路循环净化不同时间后pH值基本保持不变(中性7左右)，COD值及色度的测定结果如表4所示。

表4 活性炭滤芯净化后的水质测定Tab.4 Determination of water quality after purification with activated carbon filter

3.2 试验结果分析与讨论

3.2.1 COD值分析

从试验对比结果分析来看，无论采用椰壳活性炭滤芯吸附，还是煤质活性炭颗粒搅拌吸附净化原水在去除COD值上效果基本相同，净化时间一般在2 h～3 h左右，去除程度可达到65%～70%左右。但采用煤质颗粒活性炭搅拌吸附处理的原水量相对较高些。

3.2.2 色度分析

从试验结果对比分析看，采用椰壳活性炭滤芯闭路循环吸附净化对去除原水的色度效果比较显著，对原水的去色程度最高可达67%，比用煤质活性炭颗粒搅拌吸附高26%左右。但处理的废水量不宜过大，定期要对活性炭滤芯进行清洗。

3.2.3 pH值及有机物含量分析

由于两种活性炭的pH值在5～10范围，都不具有强酸或强碱性，固液比不超过0.2，所以经两种方式净化后的原液pH值都没有明显波动，基本与原液初始pH值保持一致(7左右)。

经两种活性炭吸附方式净化后的原水进行兑酸调pH至1左右，原液有些变浑浊，经过滤后测得不溶物含量分别为0.02%、0.01%。说明了采用椰壳活性炭吸附净化能够截留的可溶性有机物量更大。

4 结论

在去除废水COD值上，采用煤质颗粒活性炭搅拌吸附方式净化，去除率高，处理量大，且成本较低；在去除废水色度上，采用椰壳活性炭吸附净化，去除效果比较明显，但处理废水的色度不宜过高，否则活性炭的套用周期较短。

综合考虑得出，再利用活性炭处理工业废水上，可以采用煤质活性炭与椰壳活性炭串联组合方式吸附净化废水；先采用煤质活性炭对废水进行预处理，再通过椰壳活性炭进行脱色，使处理后的废水水质进一步提高。