活性炭在某污水厂深度处理中的应用实例

黄 艳

(联熹水务(武汉)有限公司，湖北 武汉 430000)

随着国家对水环境污染的日益重视，城镇污水及工业废水的排放标准要求愈发严格。污水处理厂增加深度处理工艺单元的需求逐年增长。正因为活性炭具备较强的吸附能力，能够进一步降低二级生化处理后污水中的各类污染物，所以活性炭在污水厂深度处理中的应用越来越广泛。

1 活性炭特征及作用原理

活性炭是一种黑色多孔固体炭质，包含粉末、颗粒、块状、蜂窝或晶体等多种形式[1]。因具有特殊且丰富的多孔结构，自身具备强有力的吸附功能。该种吸附功能主要分为物理吸附和化学吸附[2]。物理吸附是指活性炭利用其自身微孔或孔隙结构，将水和空气中分子直径小于活性炭孔隙直径的杂质吸入其中[3]。化学吸附是指活性炭因表面杂原子、化学官能团、化合物等与被吸附物质发生化学反应，而产生化学吸附[4]。在上述两种吸附方式的共同作用下，活性炭能够充分吸附污水中的重金属离子、各类杂质和污染物等，实现较好的水处理效果，从而广泛应用于水处理行业。

2 活性炭在污水处理厂深度处理中的应用

2.1 项目概况及活性炭应用

江西省某工业园区污水处理厂，设计处理规模为12500m3/d，原主体工艺一期为SBR+气浮；二期为BDP+斜管沉淀，出水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准，应当地政府及环保部门要求出水标准需由一级B提升至一级A标准。故该污水厂在原主体工艺后增加深度处理单元，其深度处理工艺为“微砂加炭高效沉淀池+反硝化深床滤池”进一步去除SS、TP、COD、TN等指标。

活性炭主要应用于本污水厂微砂加炭高效沉淀池中，该池体分为接触池+混凝池+絮凝池+斜板沉淀四个部分，其工作原理是通过在各功能池内分别投加活性炭、混凝剂、絮凝剂及微砂，污水与其充分混合和反应，生成的絮体经斜板沉淀后得到澄清出水，污水中的COD、SS和TP等污染物得到进一步去除。活性炭具体投加于接触池，通过快速搅拌混合与污水中污染物充分接触，利用活性炭物理吸附作用，将难降解的溶解性COD吸附去除，随后同斜板池污泥混合物一同排至后续污泥脱水单元。该工程配备活性炭储罐(有效容积20m3)和活性炭制备池(1用1备，单池有效容积10m3)。固体活性炭经由罐车输送至活性炭储罐，再由螺旋输送定量投加到活性炭制备池，加入一定量自来水，进行搅拌，制备成浓度为1%(质量分数)的活性炭溶液，然后由投加泵将活性炭溶液投加到接触池。

活性炭的投加量可根据进水流量、活性炭投加率及活性炭溶液制备浓度计算得出，其计算公式如下：

公式中活性炭投加率又与进、出水水质，水温，活性炭品质等均有关联，按照本工程设计高效沉淀池出水COD浓度应从进水60mg/L降低至45mg/L，其理论活性炭投加率约为100g/m3。

2.2 活性炭选型烧杯试验

本工程建议选用的活性炭基本参数为：固体粉末，粒径<75μm，碘值>1050，灰分<5%。由于每种活性炭自身孔隙直径、比表面积的差异，以及污水中特征污染物的不同，所以即使拟用的活性炭均满足上述基本条件，仍需进行烧杯试验，从而筛选出最适合本污水的活性炭产品。下文将简单介绍本工艺的活性炭烧杯试验，具体如下：

1)试验材料

少量微砂、混凝剂PAC、絮凝剂PAM、活性炭样品、待测污水、烧杯、六联搅拌器、玻璃棒等。

2)试验方法

取若干待测污水，分别装入4个烧杯中，每个烧杯污水量为1L，然后向其分别投加等量微砂。本次试验的活性炭产品有3种，为其编号1-3号。烧杯编号对应1-3号和0号。0号为空白样品(不加活性炭)。在1-3号烧杯中分别投加100mg活性炭，搅拌15min，然后在0-3号烧杯中分别加入0.2ml(浓度5%)PAC、搅拌3min；加入1.5ml(浓度0.1%)PAM搅拌10min。最后沉淀10min后取上清液分别测定其COD值和TP值。

3)试验结果

表 试验结果

从试验结果来看，活性炭样品1对污水中的COD去除率最高，所以优先选用1号产品。本次试验同时还测定了活性炭投加前后上清液总磷的数据，这是因为部分活性炭产品是使用磷酸法制备而来，可能会含有少量磷酸盐，溶解到水中后会导致总磷升高。本次试验测得活性炭样品1-3号投加前后总磷数据，均未有上升趋势，符合试验要求。

3 结语

活性炭因其强大的吸附功能广泛应用于水处理行业，本文提及的仅为活性炭在深度处理中物理吸附作用的案例，然而针对各类较难处理的印染废水、化工废水，可以考虑对活性炭进行相应改性，使其发挥化学吸附效应，从而去除难降解物质。活性炭的改性研究将会在各类难处理废水领域中具有一定应用前景。由于活性炭价格普遍较高，所以研究如何收集回收水中已饱和的活性炭，并进行加工循环利用，对于已采用活性炭投加工艺的污水处理厂具有重要意义。