一種新型煤基吸附劑在高濃化工廢水處理中的技術(shù)應(yīng)用

于宗然(滄州綠源水處理有限公司，河北 滄州 061108)

1 研究背景

化工廢水與自然界相容性差，污染物降解的周期長(zhǎng)達(dá)幾年甚至幾十年，對(duì)環(huán)境的破壞程度遠(yuǎn)高于其他工業(yè)污水和生活污水。化工廢水是公認(rèn)的難處理污水，其中高濃化工廢水是難中之難，難就難在其處理成本高昂，污水處理設(shè)施建得起、開(kāi)不起，每噸高濃化工廢水動(dòng)輒一兩百元的處理費(fèi)用已經(jīng)成為企業(yè)難以承受之重。即使在目前嚴(yán)苛的環(huán)保執(zhí)法環(huán)境下，企業(yè)偷排現(xiàn)象仍然屢禁不止。探索和開(kāi)發(fā)價(jià)廉、廣譜、高效的高濃度(高COD)化工廢水處理工藝迫在眉睫，直接關(guān)系到我國(guó)化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。

2 新型煤基吸附劑的特點(diǎn)

煤基炭吸附劑既有良好的燃燒活性，又有對(duì)污水有機(jī)質(zhì)較好的吸附性能，在整個(gè)系統(tǒng)中既是優(yōu)異的鍋爐燃料，又是脫除污水中有機(jī)質(zhì)的載體，而且化工廢水的有機(jī)質(zhì)熱值較高。煤基炭吸附劑制備過(guò)程中，其副產(chǎn)品煤氣(熱值5500大卡左右)和焦油是價(jià)格比較高的燃料和基礎(chǔ)原料，副產(chǎn)品的收入可大大降低煤基炭吸附劑的制備成本(低于煤的采購(gòu)價(jià)格)。

3 研究目標(biāo)

本研究針對(duì)COD≥80000mg/L、含鹽量≥110000mg/L，其中氯化鈉與硫酸鈉比例為1:2的化工廢水，開(kāi)發(fā)一套成本低廉、廣譜高效的煤基炭吸附劑制備、協(xié)同吸附法脫除廢水中COD、飽和煤基炭吸附劑能源化技術(shù),使COD去除率達(dá)99.7%。分別建設(shè)低成本煤基炭吸附劑制備、低廉高效協(xié)同吸附法脫除COD、飽和煤基炭吸附劑能源化的研發(fā)平臺(tái)，形成一整套完善的高濃化工廢水COD脫除工藝。

4 研究任務(wù)

4.1 低成本煤基炭吸附劑的制備技術(shù)及循環(huán)化利用研究

開(kāi)發(fā)具有吸附大、中分子量化工廢水的相應(yīng)孔徑結(jié)構(gòu)和表面活性的三類(lèi)煤基炭吸附劑品種:大中孔比例為70%、中小孔比例為70%、小孔比例為70%；煤基炭吸附劑保留一定揮發(fā)分和灰分，具有較好的燃燒活性和絮凝、吸附表面活性；形成專(zhuān)門(mén)針對(duì)高濃化工廢水的低成本煤基炭吸附材料制備技術(shù)。

4.2 專(zhuān)用藥劑與吸附劑協(xié)同法去除污水中COD的技術(shù)研究

通過(guò)多級(jí)串聯(lián)的高效移動(dòng)吸附床進(jìn)行分級(jí)吸附脫除，配合煤基炭吸附劑，產(chǎn)生絮凝、截流、過(guò)濾、吸附的多重效果，使80000mg/L濃度的化工廢水COD去除率達(dá)99.7%，形成一套完善的脫除高濃化工廢水COD的工藝。

深入進(jìn)行專(zhuān)用藥劑種類(lèi)、配比、用量的研究，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)污水絮凝效果的觀察，初步確定混合藥劑的配方和投加量(40ppm)；煤基炭吸附劑吸附研究，主要進(jìn)行吸附條件、吸附飽和時(shí)間、煤基炭吸附劑用量研究，通過(guò)觀察COD的去除效果，最終確定吸附的經(jīng)濟(jì)時(shí)間、操作條件、煤基炭吸附劑用量(初步確定0.05t/t以下)，還要為煤基炭吸附劑制備過(guò)程中灰分的保留量提出要求;對(duì)加藥裝置進(jìn)行研究，保證加藥均勻，加藥后的停留時(shí)間充分有效；對(duì)煤基炭吸附劑的添加量、添加品種、進(jìn)水的流速等進(jìn)行研究。通過(guò)觀察污水中去除COD的效果，對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行一一探索，兼顧技術(shù)與工程經(jīng)濟(jì)的關(guān)系。

4.3 飽和煤基吸附劑清潔焚燒及能源化研究

研究飽和煤基炭吸附劑燃燒狀態(tài)，形成飽和煤基炭吸附劑與燃料配燒比例的數(shù)據(jù)，以及確定煤基炭吸附劑制備過(guò)程中揮發(fā)分的保留含量(初步定為10%左右)。通過(guò)優(yōu)選清潔焚燒裝置及超低排放尾氣處理裝置，實(shí)現(xiàn)飽和吸附劑能源化、無(wú)害化處理。

5 解決的主要技術(shù)難點(diǎn)和問(wèn)題分析

5.1 研制一種針對(duì)高濃化工廢水的低廉可用的新型煤基吸附劑

其技術(shù)難點(diǎn)為:

5.1.1 原料的優(yōu)選與配比，制備出與專(zhuān)用藥劑相匹配的廉價(jià)煤基炭吸附劑，使新型煤基炭吸附劑性?xún)r(jià)比最優(yōu)；

5.1.2 回收煤基炭吸附劑制備過(guò)程中各種副產(chǎn)品，通過(guò)出售給周邊企業(yè)獲得效益，進(jìn)一步降低煤基炭吸附劑的成本。

5.2 研究協(xié)同吸附法去除COD工藝

采用多級(jí)吸附、串聯(lián)工藝對(duì)高濃化工廢水中的有機(jī)物進(jìn)行吸附分離。首先通過(guò)添加適宜的藥劑，利用煤基炭吸附劑中灰分(鋁鐵硅等離子)的“吸附絮凝核”的協(xié)同作用，進(jìn)一步封閉污水中的大分子親水基團(tuán)，使水溶性的有機(jī)質(zhì)生成沉淀，再與煤基炭吸附劑協(xié)同作用，使其產(chǎn)生絮凝、過(guò)濾、吸附多重效果，使出水COD由80000mg/L降低到240mg/L以下。其技術(shù)難點(diǎn)在于:配套協(xié)同專(zhuān)用藥劑的優(yōu)化以及對(duì)煤基炭吸附劑表面絮凝吸附活性提出技術(shù)要求。

5.3 對(duì)飽和煤基炭吸附劑燃燒狀態(tài)的研究。

形成飽和煤基炭吸附劑與燃料的配燒比例的數(shù)據(jù)以及清潔化焚燒的工藝，確定煤基炭吸附劑制備過(guò)程中揮發(fā)分的保留含量，確定真空脫水設(shè)備和操作條件，使熱回收效率達(dá)到75%以上。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上研究，可使傳統(tǒng)方法難以應(yīng)對(duì)的高濃化工廢水實(shí)現(xiàn)低成本、高效處理，通過(guò)吸附劑制備過(guò)程資源化、污水處理的能源化，實(shí)現(xiàn)污水“變廢為寶”，解決了污水處理設(shè)施建得起、開(kāi)不起的頑疾。

[1]肖敏，李麗，鐘龍飛，陳桂泉，黃澤城，蘇曉銀，活性炭吸附法處理印染廢水的研究[J].遼寧化工.2009(08).

[2]徐越群，趙巧麗，活性炭吸附技術(shù)及其在水處理中的應(yīng)用[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2010(01).