污水处理活性炭滤料

1、活性炭的吸附性

吸附性质是活性炭的首要性质。活性炭具有像石墨晶粒却无规则地排列的微晶，在活化过程中微晶间产生了形状不同、大小不一的孔隙。按IUPAC方法分：微孔小于1.0nm、中孔 1~25nm、大孔大于25nm。活性炭微孔的孔隙容积一般只有0. 25~0. 9Ml/g，孔隙数量约为 1020 个/g, 全部微孔比表面积约为500~1500㎡/g , 也有称高达3500 ~5000㎡/g的。这些孔隙特别是微孔提供了巨大的表面积。

活性炭几乎95% 以上的表面积都在微孔中，因此微孔是决定活性炭吸附性能高低的重要因素。中孔的孔隙容积一般约为0. 02~1.0mL/g, 比表面积最高可达几百平米，能为吸附物提供进入微孔的通道，又能直接吸附较大的分子。大孔的孔隙容积一般约为0. 2 -0.5mL/ g , 比表面积约0.5 ~2㎡/g, 其作用一是使吸附质分子快速深入活性炭内部较小的孔隙中去；二是作为催化剂载体，作为催化剂载体时，催化剂只有少量沉淀在微孔内，大都沉淀在大孔和中孔之中。

2、影响活性炭吸附的主要因素

由于活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，因此影响因素也较多，主要有活性炭的性质、水中污染物的性质、活性炭处理的过程原理以及选择的运转参数与操作条 件等有关。

1）活性炭的性质

用于水处理的活性炭应有三项要求：吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。活性炭的吸附容量除其他外界条件外，主要与活性炭比表面积有关，比表面积大，微孔数量多，可吸 附在细孔壁上的吸附质就多。吸附速度主要与粒度及细孔分布有关，水处理用的活性炭，要 求过渡孔（半径2. 0~100nm )较为发达，有利于吸附质向微细孔中扩散。活性炭的粒度越小吸附速度越快，但水头损失要增大，一般在8~30目范围较宜。活性炭的机械耐磨强度，直接影响活性炭的使用寿命。

2）吸附质（溶质或污染物）性质同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。

a.溶解度

对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的 增大而增加。溶解度越小，越易吸附，如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸→乙酸→丙酸→丁酸而增加。

b.分子大小与化学结构

吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。因为吸附速度受内扩散速度的影 响，吸附质（溶质）分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例，最利于吸附。在同系物中， 分子大的较分子小的易吸附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族 的有机物易于吸附。

c.极性

活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。

d.吸附质浓度

吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因此吸附质（溶质）的浓度变化，活性炭对该种吸附质（溶质）的吸附容量也变化。

3）溶液pH

溶液pH值对吸附的影响，要与活性炭和吸附质（溶质）的影响综合考虑。溶液pH值控制了酸性或碱性化合物的离解度，当pH值达到某个范围时，这些化合物就要离解，影响对这些化合物的吸附。溶液的pH值还会影响吸附质（溶质）的溶解度，以及影响胶体物质吸附质（溶质）的带电情况。由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增加而降低，pH值高于9. 0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。在实际应用中，应通过试验确定最佳pH值范围。

4）溶液温度

因为液相吸附时，吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。吸附是放热反应。吸附热越大，温度对吸附的影响越大。另一方面，温度对物质的溶解度有影响，因此对吸附也有影响。用活性炭处理污水时，温度对吸附的影响不显著。

5）多组分吸附质共存

应用吸附法处理水时，通常水中不是单一的污染物质，而是多组分污染物的混合物。在吸附时，它们之间可以共吸附，互相促进或互相干扰。一般情况下，多组分吸附时分别的吸 附容量比单组分吸附时低。

6）吸附操作条件

因为活性炭液相吸附时，外扩散（液膜扩散）速度对吸附有影响，所以吸附装管的型式、

接触时间（通水速度）等对吸附效果都有影响。

3、生物活性炭工艺在废水处理中的应用

1）粉末活性炭活性污泥法在印染废水处理中的应用

相关研究人员采用缺氧好氧混凝沉淀亚滤富氧生物炭工艺处理漂染厂印染废水处理。 废水的进水COD600 ~1200mg/L、色度300~600倍、pH11~13, 混凝沉淀的药剂采用FeCl与NaOH , 亚滤利用陶粒微孔分离细小大分子的机理去除难处理的有机物，富氧生物炭工艺利用生物炭对低浓度的有机物进行吸附。工程运行结果表明，其中的缺氧好氧对COD的去除率达到50% , 亚滤富氧生物炭工艺对COD的整的去除率达到65% , 对色度的去除率达到75%, 活性炭更换周期长，文献中的处理成本0.7 元/ m³废水，但没有提供具体的工艺参数与运行情况。

其他研究人员也采用水解接触氧化气浮＋生物炭工艺处理COD浓度为2550mg/L的印染废水。水解设计水力停留时间为9h。为提高水解的处理效果，池中配备有穿孔管进行布水， 同时设置有填料挂膜。接触氧化设计水力停留时间为6. 7h , 气水比为25: 1。

气浮使用的药剂为聚铝，设计停留时间为60min , 其中反应段时间为10min。沉淀段水力停留时间为1h,生物炭池内进行曝气，气水比为5: 1。总排放口水质能稳定达到《废水综合排放标准》 ( GB 8978—96 )一级排放标准，工程投资费用为960元/m³废水，当时的运行费用为2. 04元/m³废水。文献中提出了由于气浮水中存在的气泡导致后段沉淀效果不佳，影响生物炭池。可以在沉淀段加一个管道器，投加少量的高效混凝药剂加强沉淀效果，减轻对生物炭池的影响。改造后可以形成了一个生化＋二级物化＋其他深度处理的工程措施，适应高浓度的印染废水的处理。

生物炭工艺处理印染废水

水解→接触氧化→气浮—生物炭工艺处理印染废水流程

2）颗粒状活性炭在玻璃纤维废水深度处理中的应用

某玻璃纤维生产企业主生产污水主要来自玻璃纤维表面处理工序，水中的污染物质主要是“浸润剂”组分（环氧乳液、PVAC乳液、聚氨酣乳液、润滑剂及抗静电剂、各种偶联剂等）以及微细玻璃纤维等悬浮物。除溶剂外，大部分是热稳定性高、难溶于水的高分子有机 物，具有密度轻、颗粒细、可生化性差等特点。

日排放废水量800t ,设计采用的工艺为气浮＋接触氧化＋炭砂过滤工艺，出水排放执行国家《污水综合排放标准》 ( GB 8978—1996）的一级排放标准。

颗粒状活性炭深度处理玻璃纤维废水工艺流程

由于废水表面活性物质较多，悬浮物疏水性较强且质量轻，预处理采用气浮工艺。气浮工艺采用进口气液混合泵；炭砂过滤器承托层采用石英砂，内装中φ2~3mm、h=6mm规格的柱状活性炭粒，反冲洗根据过滤器内压力控制（正常运行为0.02~0.06MPa) , 一般周期为 3~5天出当原水浓度较低时，终沉后已能达标，可跨越生物炭床直接排放。其工程主要构筑物设计见下表：

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