活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　活性炭吸附和沙濾對殺菌劑廢水的處理

　　在三級廢水處理中有很多物理和化學(xué)的處理方法，包括砂濾、超濾(UF)、納濾(NF)、海水淡化(反滲透)和活性炭吸附，而混凝絮凝、紫外線消毒、臭氧化、光催化等高級氧化方法是已知較好的化學(xué)處理方法。砂過濾和活性炭吸附被認(rèn)為是環(huán)保方法，因?yàn)椴恍枰�化學(xué)物質(zhì)來去除污染物。在這次介紹中，我們評估了活性炭和沙濾吸附系統(tǒng)以去除生物處理廢水中的殺菌劑含量。

　　活性炭吸附過程能去除廢水中頑固和有毒化合物，包括重金屬，烷基酚，雙酚A，芳族烴類，藥物和殺蟲劑等。然而，直到近期才應(yīng)用活性炭吸附工藝從農(nóng)業(yè)工業(yè)廢水中去除殺菌劑。工業(yè)廢水處理廠排放的污水質(zhì)量需要符合規(guī)格，必須去除殘留的有毒、生物累積性或持久性污染物，例如殺菌劑。這一目標(biāo)通常是通過設(shè)計(jì)和實(shí)施有用的三級處理方法來實(shí)現(xiàn)的，從而使處理后的污水安全排放到天然水體中。水果包裝行業(yè)產(chǎn)生的廢水的特點(diǎn)是殺菌劑含量高，氟啶蟲腈、抑霉唑和噻菌靈是該行業(yè)常用的殺菌劑。這些殺菌劑在由植物病原體引起，如采摘后用于保護(hù)水果，如柑橘類，梨果，香蕉，漿果等。三級處理系統(tǒng)可以促進(jìn)灌溉農(nóng)業(yè)，因此，實(shí)施低成本、高效率的三級處理方法是有必要的。

　　實(shí)驗(yàn)級活性炭-濾沙柱系統(tǒng)說明

　　一個(gè)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的砂濾器和一個(gè)5L工作體積的活性炭柱被串聯(lián)安裝和運(yùn)行，用于對含有殘留濃度氟啶蟲腈和滅霉靈的生物處理廢水進(jìn)行三級處理(圖1)。沙柱和活性炭柱是圓柱形的，由不透明的有機(jī)玻璃制成。每根柱子的內(nèi)徑為14厘米，可用高度為30厘米。砂濾器在底部填充4cm的礫石，在礫石層上方填充26cm的石英砂�；钚蕴恐�自下而上依次填充礫石(高4厘米)、石英砂(高3厘米)和顆粒活性炭(高23厘米)。在砂柱中，二級出水向下移動(dòng)，處理后的濾液由活性炭柱底部引至頂部。

　　圖1：實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的砂活性炭系統(tǒng)由石英砂和顆粒活性炭組成，用于對經(jīng)過生物處理的含殺菌劑廢水進(jìn)行三級處理和解毒。

　　活性炭對污水中去除常量營養(yǎng)素的能力

　　在有機(jī)物去除方面，總COD從生物處理的含殺菌劑廢水顯著降低，分別為活性炭(圖2)。此外，可溶性COD從生物處理出水顯著降低，而活性炭吸收劑滲透液中的相應(yīng)值極低(圖2)。砂濾器中的總COD去除率和可溶性COD去除率相似且相對較低。然而，活性炭柱中的COD被很好的去除，顯示總和可溶性COD去除效率分別為78%和88%(圖2)。在活性炭柱處理中可以清楚地觀察到高的COD去除效率。這表明與砂濾器相比，活性炭對去除有機(jī)負(fù)荷的貢獻(xiàn)很大。

　　圖2：通過砂濾器和活性炭吸附柱系統(tǒng)處理經(jīng)過生物處理的含殺菌劑的流出物時(shí)的總COD濃度和可溶性COD濃度。對于每個(gè)測量參數(shù)，由相同字母指定的條形在5%的水平上沒有顯著差異。

　　活性炭吸附系統(tǒng)生物處理含殺菌劑出水的脫毒

　　使用未稀釋或1:1稀釋的生物處理廢水、砂濾液和活性炭滲透液進(jìn)行發(fā)芽測試(圖3)。砂濾對生物處理的含殺菌劑廢水的解毒沒有顯著貢獻(xiàn)。然而，活性炭吸附通過將未稀釋的生物處理廢水中的種子發(fā)芽指數(shù)從1.56±1.06%增加到活性炭吸附后的48.00±6.29%，從而降低了出水的植物毒性。觀察到1:1的毒性進(jìn)一步減弱稀釋的流出物，其中種子發(fā)芽指數(shù)從砂過濾前的12.6±1.96%顯著提高到活性炭吸附后的79.88±9.30%。此外，pH值的升高極大地促進(jìn)了稀釋和未稀釋廢水中種子發(fā)芽指數(shù)的改善。

　　圖3：經(jīng)生物處理的含殺菌劑流出物(未稀釋或稀釋50%)在通過砂濾器和活性炭吸附柱系統(tǒng)處理前后的發(fā)芽指數(shù)(GI)值。由相同字母指定的條形在5%的水平上沒有統(tǒng)計(jì)差異。

　　對活性炭和沙濾處理組成的三級處理系統(tǒng)的評估清楚地表明，前一種工藝在從生物處理的農(nóng)業(yè)工業(yè)廢水中去除常量營養(yǎng)素和殺蟲劑方面的貢獻(xiàn)更大。這種三級處理顯著降低了總COD水平、電導(dǎo)率、總氮，從而生產(chǎn)出符合污水排放的高質(zhì)量處理水。此外，采用三級處理，特別是活性炭吸附，實(shí)現(xiàn)了滅霉靈的完全去除，氟啶蟲胺的部分但仍顯著去除，以及生物處理的含殺菌劑流出物的顯著解毒�？傮w而言，所采用的三級處理，特別是活性炭過濾，顯示出大幅減少水果包裝廠二級生物處理廢水的有機(jī)和無機(jī)負(fù)荷的巨大潛力。

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