碳基吸附材料處理工業(yè)有機廢水研究

賀運鳴

(山西省運城環(huán)境監(jiān)測中心，山西 運城 044000)

以有機污染物為主的廢水稱為有機廢水，不僅污染河流湖庫水質(zhì)，而且易致湖泊、水庫等相對封閉性地表水體富營養(yǎng)化，是地表水污染防治的重點領(lǐng)域[1]。在石油、化工、制藥、造紙、皮革、食品、釀造等行業(yè)工業(yè)廢水和生活污水中，常見有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機質(zhì)。污廢水中，此類污染物以懸浮或溶解狀態(tài)存在，如果將其分解，必須借助微生物降解作用，因微生物分解有機物過程中，需借助氧氣，故被稱為耗氧污染物[2-3]。這類污染物可導(dǎo)致地表水中溶解氧(DO)下降，影響魚類和其他水生生物生長。當(dāng)?shù)乇硭蠨O逐漸接近耗盡時，有機物將厭氧分解，產(chǎn)生硫化氫、氨、硫醇等刺激性氣體，導(dǎo)致地表水水質(zhì)惡化。

一般來說，工業(yè)和生活污廢水中化學(xué)需氧量(COD)為300 mg/L～2 000 mg/L、氨氮質(zhì)量濃度為25 mg/L～50 mg/L、石油類(動植物油)質(zhì)量濃度為5 mg/L～20 mg/L，是水污染治理的重點[4]。據(jù)魯奇爐渣處理氣化廢水相關(guān)研究資料結(jié)果表明，CODCr去除率41.9%，未嘗試細(xì)渣處理氣化廢水及其他廢水[5-6]。據(jù)活性炭吸附處理實驗室高濃度有機廢水相關(guān)研究資料結(jié)果表明，活性炭可一定程度吸附廢水中有機污染物，但廢水處理成本高。本文通過還原性氣氛在高溫下制作細(xì)渣型碳基吸附材料，利用不同柱長碳基吸附材料處理工業(yè)有色異味有機廢水，觀察CODCr及其吸光度變化，以碳基吸附材料投加量硏究廢水處理效果。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗儀器

YKRL型髙溫管式爐，鄭州安晟科學(xué)儀器有限公司；燒杯、玻璃棒，上海儀電科學(xué)儀器公司；吸附裝置，自制；XC/WDC-PCUV型紫外可見全波長多功能水質(zhì)分析儀，河北星聯(lián)晨科技有限公司；DR1010型CODCr分析儀，上海哈希公司；氨氮分析試液，國藥化學(xué)試劑公司。

1.2 碳基吸附材料

選取碳基吸附材料，在還原性氣氛條件下，通過高溫管式爐高溫制得，并進行元素分析和工業(yè)分析，分析結(jié)果如表1所示。

表1 碳基吸附材料元素與工業(yè)分析基礎(chǔ)物性分析①

由表1數(shù)據(jù)可知，該碳基吸附材料在氣化爐中大部分可燃物已被燃燒，具有極高灰分。

1.3 碳基吸附材料理化性質(zhì)

碳基吸附材料物理化學(xué)性質(zhì)分析結(jié)果，見表2所示。

表2 碳基吸附材料理化性質(zhì)分析

由表2可見，碳基吸附材料有較高碘吸附值和比表面積，說明其在還原性氣氛下，經(jīng)高溫氣化后，剩余飛灰與殘余碳形成多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，具有非常好的吸附能力。

1.4 廢水水質(zhì)分析試驗

以內(nèi)徑30 mm、長700 mm柱形管為處理柱將不同濃度碳基吸附材料置入管底，制成處理柱，高度分別為0 cm、0.5 cm(6 g)、1.0 cm(12 g)、1.5 cm(18 g)、2.0 cm(24 g)；選某公司含甲苯工業(yè)廢水，取廢水混勻，以不同柱高碳基吸附材料進行吸附廢水試驗，測定吸附后溶液的吸光度、CODCr、氨氮濃度等數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果及討論

2.1 不同柱高吸附劑對吸光度影響

測定采用不同柱高吸附劑對廢水吸附后溶液的吸光度，結(jié)果如圖1所示。

由圖1數(shù)據(jù)可知，隨著碳基吸附材料柱高從0 cm增大到2.0 cm，吸附后溶液吸光度去除率從24.42%增加到64.28%，廢液中雜質(zhì)被吸收愈多。因為隨著柱高的上升，使廢液在碳基吸附材料中滯留的時間延長，故廢液中雜質(zhì)亦被吸收更多。

圖1 碳基吸附材料柱高對吸光度影響

2.2 不同柱高吸附劑對CODCr與氨氮影響

測定采用不同柱高吸附劑對廢水吸附后液體中CODCr與氨氮濃度的影響。廢液中CODCr與氨氮去除率如圖2。

從圖2數(shù)據(jù)可見，隨著碳基吸附材料柱高從0 cm增大到2.0 cm，CODCr與氨氮去除率均持續(xù)上升，CODCr去除率從32.02%增大到54.11%，氨氮去除率從16.95%增大到39.22%。

圖2 碳基吸附材料柱高對CODCr與氨氮濃度影響

3 結(jié)論

本文采用碳基吸附材料對工業(yè)含苯有機廢水進行了試驗研究，取得了較好的效果。

1)采用碳基吸附材料可以有效處理工業(yè)含苯廢水，脫色、去味效果明顯。

2)隨著碳基吸附材料投入量增加，即碳基吸附材料柱高從0 cm增大到2.0 cm，經(jīng)碳基吸附材料處理后的廢水溶液吸光度由24.21%升至64.28%，CODCr去除率由32.02%提高到54.11%，氨氮去除率由16.95%提升至39.22%。這是因為，碳基吸附材料多孔結(jié)構(gòu)將廢物吸收，隨著濾餅增加，空隙更多，吸收污染物能力愈強。