摘要:以污水廠(chǎng)脫水污泥、鋸末和焦油的混合物為原料,采用ZnC l2和KOH為活化劑制備出過(guò)渡孔發(fā)達(dá)、強(qiáng)度大的污泥活性炭S-AC(ZnC l2)和S-AC(KOH),并將其應(yīng)用于焦化廢水生化出水中COD的深度處理。結(jié)果表明:2種吸附劑對(duì)焦化廢水中COD的吸附行為均符合Langmuir等溫方程,吸附量隨著溫度的升高而增大。偽二級(jí)方程可較好地描述2種吸附劑對(duì)COD的吸附行為,靜態(tài)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)果符合液膜擴(kuò)散方程,液膜擴(kuò)散為吸附過(guò)程的主控步驟。動(dòng)態(tài)吸附與脫附研究表明:吸附流速為10 BV/h(BV為吸附劑裝柱體積)時(shí),S-AC(KOH)對(duì)COD的穿透吸附量和飽和吸附量分別為11.75 mg/mL和13.54 mg/mL;S-AC(ZnC l2)對(duì)COD的穿透吸附量和飽和吸附量分別為12.46 mg/mL和14.53 mg/mL;以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%NaOH為脫附劑,脫附流速為5 BV/h時(shí),吸附劑的脫附率可達(dá)90%以上。

關(guān)鍵詞:污泥活性炭,COD,吸附,脫附,焦化廢水

現(xiàn)階段,國(guó)內(nèi)焦化廠(chǎng)主要采用A/O法(缺氧/好氧工藝)法、A2/O法(厭氧/缺氧/好氧組合工藝)、SBR法(序批式活性污泥法)等生物脫氮工藝處理焦化廢水,處理后出水COD質(zhì)量濃度為200~300 mg/L,外觀(guān)呈黃褐色且系統(tǒng)處理效果難以穩(wěn)定,出水還需經(jīng)深度處理后才能達(dá)標(biāo)排放或回用[1]。

目前焦化廢水的深度處理多采用絮凝法和吸附法。絮凝法采用水處理藥劑進(jìn)行混凝沉淀的污水處理,處理設(shè)施占地面積大,污染物僅從水中轉(zhuǎn)移到污泥中,沒(méi)有得到無(wú)害化降解,并產(chǎn)生后續(xù)污泥處理問(wèn)題。吸附法采用活性碳等吸附材料,具有較高的去除效率[2],但價(jià)格昂貴,使用壽命較短,運(yùn)行成本高。制備廉價(jià)的碳質(zhì)吸附劑可避免目前吸附法的不足,國(guó)內(nèi)外關(guān)于污泥活性炭已經(jīng)做了大量的基礎(chǔ)研究[3-5],但將其應(yīng)用于焦化廢水的處理未有報(bào)道。筆者通過(guò)添加鋸末和焦油,改進(jìn)制備工藝,獲得綜合性能優(yōu)良的污泥活性炭,這不僅為污泥的資源化利用開(kāi)辟了新的途徑,也為焦化廢水深度處理提供了技術(shù)支持。

1試驗(yàn)

1·1儀器、材料和分析方法

1) 儀器: SK - 2- 10 高溫管式電阻爐、SpectrumOne傅里葉紅外光譜儀、M icromeritics ASAP-2010比表面積孔徑測(cè)定儀、722 型分光光度計(jì)、TG328A 型電光分析天平、ZD - 85 恒溫振蕩器、pHS- 25 型酸度計(jì)、直徑12 mm 玻璃吸附柱、DHL- B電腦恒流泵。

2) 材料: 氫氧化鈉, 鹽酸, 無(wú)水乙醇, 均為分析純; 顆粒商品活性炭; 脫水后污泥(含水率8912% ) ; 廢水取自馬鋼集團(tuán)焦化廠(chǎng)污水處理站出水, 其廢水中COD 質(zhì)量濃度為19618 mg /L。

3) 分析方法: COD測(cè)試采用重鉻酸鉀法。

1.2 試驗(yàn)方法

1) 污泥活性炭的制備方法[ 3- 5] 。將污泥放入干燥箱中在105 e 干燥24 h, 破碎、篩分后加入適量的鋸末和焦油, 分別與5 mol /L的ZnC l2和KOH按固液比1B 2混合均勻, 靜置浸漬20 h后, 放入管式爐中進(jìn)行炭化活化, 加熱速率為10 e /m in,活化溫度為550 e , 活化時(shí)間為1 h, 試驗(yàn)中利用N2作為保護(hù)氣�；罨�產(chǎn)物用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% 的HC l和70 e 以上熱水進(jìn)行漂洗, 烘干后備用。

2) 不同投加量對(duì)吸附的影響。分別稱(chēng)取0.1,0.2, 0.3, 0.4, 0.5 g的S- AC ( KOH ) 和S- AC( ZnC l2 ) 置于150 mL 的錐形瓶中, 依次加入100mL焦化廢水, 置入溫度為303 K 的水浴恒溫振蕩器, 以120 r /m in的轉(zhuǎn)速振蕩12 h, 使吸附達(dá)到平衡, 然后測(cè)定平衡時(shí)溶液中COD的去除率。

3 ) 不同pH 對(duì)吸附的影響。稱(chēng)取5 份0.1,0.2, 0.3, 0.4, 0.5 g的S- AC ( KOH ) 和S- AC( ZnC l2 ) , 并置于150 mL的錐形瓶中, 依次加入100mL焦化廢水, 用NaOH 或者H2 SO4將pH 分別調(diào)至3, 5, 7, 9, 11, 置入溫度為303 K 的水浴恒溫振蕩器, 以120 r /m in 的轉(zhuǎn)速振蕩12 h, 使吸附達(dá)到平衡, 然后測(cè)定平衡時(shí)溶液中COD 的去除率。

4) 污泥活性炭的等溫吸附。分別稱(chēng)取質(zhì)量為0.1,0.2, 0.3, 0.4, 0.5 g的S- AC ( KOH ) 和S- AC ( ZnC l2 ), 并置于150 mL 的錐形瓶中, 加入100mL的焦化廢水。然后置入一定溫度( 288,303, 318 K ) 的水浴恒溫振蕩器, 以120 r/m in的轉(zhuǎn)速振蕩24 h, 使吸附達(dá)到平衡, 然后測(cè)定平衡時(shí)溶液中COD的平衡吸附量。

5) 污泥活性炭的靜態(tài)吸附動(dòng)力學(xué)。稱(chēng)取0.1,0.2, 0.3, 0.4, 0.5 g的S- AC ( KOH ) 和S- AC( ZnC l2 ) 并分別置于150mL的錐形瓶中, 加入100mL焦化廢水, 置入303 K 的水浴恒溫振蕩器中,以120 r/m in 的轉(zhuǎn)速振蕩。每隔10, 20, 30, 40,50, 60, 80, 120, 180, 240, 360 m in 取樣分析,作吸附時(shí)間與吸附量的關(guān)系曲線(xiàn)。

6) 污泥活性炭的動(dòng)態(tài)吸附。在吸附柱中用濕法裝柱加入5mL的S- AC( KOH )和S- AC ( ZnC l2 ),用蒸餾水平衡吸附劑。通水方式為上部進(jìn)水, 下部出水。將焦化廢水以10 BV /h的流速(用恒流泵控制)通過(guò)玻璃吸附柱, 對(duì)吸附出水定時(shí)收集并測(cè)定吸附流出液中COD濃度, 作其穿透曲線(xiàn)。

7) 污泥活性炭的脫附。在室溫下將質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%鹽酸溶液以5 BV /h的流速(用恒流泵控制)通過(guò)裝有已吸附飽和的污泥活性炭, 對(duì)吸附出水定時(shí)收集并測(cè)定吸附流出液中COD濃度, 作其脫附曲線(xiàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 污泥活性炭性質(zhì)

2.1.1 污泥活性炭孔結(jié)構(gòu)

對(duì)于污泥活性炭, 采用ASAP- 2010型比表面積分析儀在77 K 下通過(guò)氮吸附來(lái)測(cè)定污泥活性炭的比表面積(SA ) 和平均孔徑(DP )。通過(guò)吸附等溫線(xiàn)計(jì)算出過(guò)渡孔的總孔體積( VT ) 和過(guò)渡孔體積(VM ) , 結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1和圖1可知, 商品活性炭以微孔為主,具有較高的BET比表面積; 2種污泥活性炭的比表面積和孔容很大程度上由過(guò)渡孔提供, 其中S- AC(KOH ) 微孔容積較大, S - AC ( ZnC l2 ) 過(guò)渡孔容積較大。由此可以推斷, 污泥活性炭可能對(duì)分子直徑偏大的污染物具有比商品活性炭更好的吸附性能。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

2.1.2 強(qiáng)度測(cè)定按照GB /T770211) 1997 5煤質(zhì)顆�；钚蕴吭囼�(yàn)方法6 中關(guān)于活性炭強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)定, S- AC( KOH) 和S - AC ( ZnC l2 ) 的強(qiáng)度分別達(dá)到85%和89%以上, 達(dá)到了商品顆�；钚蕴康膽�(yīng)用水平。（安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院）

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