生物活性炭對污水廠尾水處理效果的試驗研究

摘? 要：采用生物活性炭對污水廠尾水進行深度處理，研究不同活性炭劑量和吸附時間對尾水中TP、COD、NH3-N等指標(biāo)的去除效果。結(jié)果顯示：檢測指標(biāo)的去除率隨生物炭劑量增加而加大，且活性炭劑量越高，去除率增長速度越小。總磷、化學(xué)需氧量和氨態(tài)氮的含量隨吸附時間的逐漸延長，去除效果有所提高，但時間過長，會使得吸附于生物活性炭中的雜質(zhì)在擾動水流作用下重新回到溶液中，導(dǎo)致檢測指標(biāo)的含量有略微增加。

關(guān)鍵詞：生物活性炭? 污水尾水? TP? COD? NH3-N

中圖分類號：X703? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）04（a）-0075-02

據(jù)調(diào)查顯示，城市污水處理系統(tǒng)不夠完善，大量的污水處理廠排出的水仍然不能達到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，水環(huán)境污染問題仍是一大難題。對污水廠的尾水做進一步處理，完善城市污水處理系統(tǒng)是非常有必要的。生物活性炭具有巨大的比表面積和發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)，對水中有機物和溶解氧具有優(yōu)異的吸附性能，能夠很好地凈化水資源。

相關(guān)學(xué)者對此已經(jīng)做了大量研究，金鑫[1]利用天然沸石和活性炭處理污水廠尾水，以COD、TP、NH3-N為衡量指標(biāo)，確定兩種填料能有效提高污水排放質(zhì)量。李云鵬[2]利用活性炭和土壤組合滲濾系統(tǒng)處理污水，確認(rèn)該方法能有效解決“水質(zhì)污染”型缺水問題。吳昊[3]對生物活性炭技術(shù)原理進行了分析，然后對生物活性炭對污水再生回用處理措施進行了探討，取得了良好的處理效果。王利穎[4]采用生物活性炭（BAC）過濾技術(shù)深度處理污水二級出水，分析了該技術(shù)對二級出水有機物（EfOM）的去除效果及對EfOM分子量分布、熒光特性的影響。賈鼎[5]分析了臭氧氧化時間和生物活性炭的吸附時間，分別對比了CODMn、NH3-N、色度和濁度的去除效果。確定生物活性炭工藝是一種經(jīng)濟可靠的污水處理工藝，該方法使最終處理后的水能達到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的Ⅳ類，甚至是接近Ⅲ類地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。楊小麗[7]等自行設(shè)計研發(fā)了以活性炭海綿作為膜基材的動態(tài)膜生物反應(yīng)器，為污水處理的提標(biāo)排放及資源化利用提供了科學(xué)依據(jù)。試驗結(jié)果表明活性炭的吸附性能和海綿的空間結(jié)構(gòu)特征協(xié)同作用強化了系統(tǒng)對污染物的去除效果，活性炭海綿動態(tài)膜生物反應(yīng)器可完全取代現(xiàn)有污水廠深度處理工藝應(yīng)用于提標(biāo)改造。

該文在已有的研究成果上，進一步測試污水經(jīng)污水廠處理后經(jīng)活性炭吸附水樣的污染雜質(zhì)含量的變化情況，分析活性炭劑量和吸附時間對污水廠尾水的凈化效果。

1? 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗水樣

該試驗的水樣取自湖南省某城市污水處理廠尾水，該污水廠采用的是當(dāng)前最為廣泛使用的活性污泥法，它能夠從污水中除去溶解性的和膠體狀的可生化的有機物以及一些能被活性污泥所吸附的懸浮性固體和其他物質(zhì)，而且同時也能夠去除一部分氮磷。其工藝流程如圖1，取出水系統(tǒng)的水樣進行主要檢測指標(biāo)測試，其初始指標(biāo)見表1。

1.1.2 生物活性炭

生物活性炭是某市面上能容易獲取的，該材料以粒狀活性炭為載體，通過富集或人工固定化微生物，在活性炭外表構(gòu)成生物膜，使用活性炭的吸附效果和生物膜的生物降解效果來去掉污染物。生物膜通過生物降解活性炭吸附的有些污染物而再生計性炭，然后大大延伸活性炭的效果周期。

1.2 試驗方法

該試驗采用靜態(tài)操法吸附尾水雜質(zhì)，將粉末活性炭投入水中不斷攪拌，靠活性炭的吸附性能和活性炭表面形成的生物膜降解有機物質(zhì)，當(dāng)生物活性炭達到吸附平衡時，再用沉淀或過濾的方法使炭水分離，其后在采用鈕銻抗試劑分光廣度法、重鉻酸鉀法和鈉氏試劑分光光度法對水樣中總磷、化學(xué)需氧量和氨態(tài)氮的含量進行檢測，以此評價生物炭對尾水水樣的處理效果。具體試驗方案如表2。

2? 結(jié)果討論與分析

2.1 生物活性炭劑量對尾水的處理效果

圖2為生物活性炭劑量對檢測指標(biāo)總磷、化學(xué)需氧量和氨態(tài)氮含量的去除率的影響?？梢悦黠@地看出，生物活性炭能大幅度降低污水尾水中有害雜質(zhì)的含量?；钚蕴磕軐⑽鬯畯S尾水中TP的含量降低20%～45%，且生物炭劑量越高，去除效果更明顯。尾水中的COD含量能最高能降低85%，使得污水排放能達到一級A標(biāo)準(zhǔn)排放。其原因在于污水廠尾水中COD主要成分為不可生化有機物等， 活性炭作為吸附劑有效截留了該部分有機物。較比之下，活性炭對NH3-N含量的去除能力相對較低，但去除率仍有13%～31%，且隨生物炭的劑量增加而增大。主要是由于當(dāng)活性炭對NH3-N的吸附能力低于吸附TP和COD，生物活性炭的比表面積和內(nèi)部孔隙是有限的，并且內(nèi)部孔隙中較小的孔隙對污水雜質(zhì)不具有吸附性能，所以吸附較多的總磷、化學(xué)需氧量過后，內(nèi)部孔隙接近飽和，所以對氨氮的去除效果不明顯。

2.2 吸附時間對尾水的處理效果

圖3為生物炭吸附時間對尾水檢測指標(biāo)去除率的影響規(guī)律，選取生物炭劑量為2g和5g為分析對象。由圖3可知，檢測指標(biāo)的去除率隨時間的延長而增大，且增大效果逐漸降低。在10～30min，活性炭對各檢測指標(biāo)的吸附效果呈近似直線增加，30min過后，檢測指標(biāo)的去除率增長速度放緩，吸附能力逐漸降低。其主要原因在于活性炭的吸附效果主要依賴于其自身極大的比表面積、孔容積和自身顆粒性質(zhì)，在活性炭摻入初期吸附有機體快速填充孔隙，使得活性內(nèi)部孔隙逐漸趨近飽和，能容納污水雜質(zhì)的空間極為有限，并且水樣中各檢測指標(biāo)的含量降低，進入生物活性炭孔隙的概率下降，所以時間越長，吸附效果越低。

3? 結(jié)語

生物活性炭能有效去除污水尾水中TP、COD、NH3-N。檢測指標(biāo)的去除量與生物炭劑量和吸附時間有關(guān)，劑量越高，時間越長，去除效果越好，但吸附率與劑量和時間呈非線性關(guān)系，吸附效果逐漸降低?；钚蕴繉P、COD的去除率較NH3-N更好，這主要取決于生物活性炭的性質(zhì)。

參考文獻

[1] 金星，龐博文，于鵬飛，等.天然沸石/活性炭處理污水廠尾水試驗研究[J].遼寧化工，2018，47（9）：869-871.

[2] 李云鵬，王凱旋，陳志，等.活性炭和土壤組合滲濾系統(tǒng)處理污水效果的研究[J].中國資源綜合利用，2018，36（8）：1-5.

[3] 吳昊.生物活性炭對污水再生回用深度處理研究[J].低碳世界，2018（5）：7-8.

[4] 王利穎，劉建紅，王保貴，等.生物活性炭過濾對污水二級出水的深度處理效能研究[J].環(huán)境污染與防治，2015，37（8）：31-38.

[5] 賈鼎，高媛媛，牛志遠(yuǎn)，等.生物氧化臭氧活性炭聯(lián)用工藝處理微染污水[J].水處理技術(shù)，2016，42（11）：73-77.

[6] 楊小麗，洪凱，張雷，等.活性炭海綿動態(tài)膜生物反應(yīng)器用于污水處理提標(biāo)改造中試研究[J].土木建筑與環(huán)境工程，2014，36（2）：89-93

.①作者簡介：王丹（1983，10—），女，漢族，河南駐馬店人，碩士，中級工程師，研究方向：水處理研究，水處理工藝設(shè)計。