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

　　活性炭吸附處理牛皮紙廢水

　　紙漿工業(yè)的特點(diǎn)是高耗水量和高環(huán)境污染的潛力。產(chǎn)生的廢水主要取決于所用原料的類型，所采用的工藝技術(shù)的類型，內(nèi)部廢水再循環(huán)的數(shù)量以及其他管理方法，例如操作條件和添加劑的存在。特別是牛皮紙漿制漿，使用化學(xué)工藝制漿是當(dāng)前該行業(yè)常用的技術(shù)，其中產(chǎn)生了高濃度有機(jī)物的廢水，木質(zhì)素衍生物和其他物質(zhì)產(chǎn)生了顏色和有毒化合物，以及該過程中使用的化學(xué)物質(zhì)。導(dǎo)致使用傳統(tǒng)處理方法起來比較難處理，這次我們測試使用活性炭結(jié)合活性污泥系統(tǒng)吸附處理牛皮紙廢水。

　　牛皮紙廢水中活性炭的作用

　　活性炭也有用于纖維素工業(yè)廢水處理中，主要用于通過吸附過程去除有色和難降解的化合物，能達(dá)到這些化合物約80%的去除率。在吸附過程中，活性炭被用作吸附材料，因?yàn)樗�具有諸如高比表面積，不規(guī)則表面，高孔體積和有利于污染物結(jié)合和粘附的活性位等特性，有利于將其從水性介質(zhì)中去除大多數(shù)污染物。但是，此過程的主要缺點(diǎn)是活性點(diǎn)位的飽和。從這個意義上講，在生物處理系統(tǒng)中使用活性炭作為懸浮支持介質(zhì)變得很有趣，因?yàn)榭捎玫母弑缺砻娣e和粉末狀活性炭的不規(guī)則表面來促進(jìn)微生物的粘附和微生物的形成，有利于污染物的生物降解。為了尋求穩(wěn)定的處理系統(tǒng)，能夠更好的處理廢水，添加粉狀活性炭的活性污泥工藝，主要用于工業(yè)廢水的處理。在其中，活性炭用作微生物的懸浮支持介質(zhì)，在系統(tǒng)中提供了更高的穩(wěn)定性，從而證實(shí)了生物降解性更好的條件。

　　活性炭吸附處理測試環(huán)境

　　所使用的系統(tǒng)是活性污泥，由一個有效容積為1L的好氧反應(yīng)器，一個沉淀池和一個氣升返回系統(tǒng)組成。通過蠕動泵給反應(yīng)器供料，并通過空氣壓縮機(jī)以促進(jìn)曝氣。為了制備支流，在處理之前，添加含有NH4 Cl和K2 HPO4的溶液，以獲得與COD：100：5：1的比例N：P。此外，支流的pH值調(diào)整為7.0±0.1。在圖1中，可以觀察到實(shí)驗(yàn)流程圖以及以活性炭為載體激活的污泥反應(yīng)器系統(tǒng)。

　　根據(jù)預(yù)期的VOC控制入口流量和水力停留時(shí)間。將來牛皮紙廢水處理廠的污泥添加到反應(yīng)器中，濃縮濃度為2.5g L-1的揮發(fā)性懸浮固體。系統(tǒng)組裝并穩(wěn)定后，在總共110天的四個階段中評估了處理效果，其中階段I僅使用活性污泥，階段II，III和IV的濃度分別為2.4和6g L-1在處理期間累積增加5%的活性炭，即每30天增加一次，添加2g L-1的活性炭，直到獲得總計(jì)6g L-1的活性炭。值得注意的是，該系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，并且在整個運(yùn)行過程中，向反應(yīng)器中注入了工業(yè)原料廢水。

　　圖1：(A)實(shí)驗(yàn)方法流程圖，(B)用粉狀活性炭活化的污泥系統(tǒng)。

　　牛皮紙廢水中去除特定化合物

　　在圖3中可以看到除色，總酚類化合物，木質(zhì)素，芳族和木質(zhì)素磺酸化合物以及熒光化合物的去除值。圖2A中顯示了除去顏色，其中可以注意到步驟I最低去除值(11%)。生物處理通常顯示出從纖維素工業(yè)廢水中去除顏色的效率很低或沒有效率，甚至可能在處理過程中產(chǎn)生生色化合物，生物處理增加20%。帶有海綿狀支撐介質(zhì)的充氣系統(tǒng)中牛皮紙廢水處理中的顏色。

　　在步驟II的開始，通過添加2g L-1的活性炭和12小時(shí)的水力停留時(shí)間，系統(tǒng)可能通過在活性炭交換位點(diǎn)吸附了木質(zhì)素衍生的發(fā)色團(tuán)化合物而去除了41%的顏色。之后，顏色去除率保持在28%左右，仍高于不添加活性炭的步驟中獲得的顏色去除率。在第三和第四階段也保持了這種趨勢，活性炭的濃度為4和6g L-1。觀察到用4g L-1活性炭觀察到較好效果，達(dá)到去除該參數(shù)的79%。

　　圖2：(a)去除顏色和總酚類化合物。(b)去除木質(zhì)素，芳族化合物和木質(zhì)素磺酸化合物。(c)富集的熒光發(fā)射和激發(fā)矩陣。(d)廢水排放和熒光激發(fā)矩陣。

　　關(guān)于總酚類化合物的去除結(jié)果，如圖2A所示，有可能注意到在處理過程中并沒有去除該參數(shù)，并且該參數(shù)在所有階段都出現(xiàn)了增加。在步驟I中，處理后的廢水的總酚類化合物平均濃度增加了57%。在其他階段(II，III和IV)，這一增長為12%。在充氣生物系統(tǒng)中處理牛皮紙廢水產(chǎn)生的結(jié)果類似，其增量超過了初始濃度的100%。存在和不存在活性炭時(shí)總酚類化合物增加的差異可能與活性炭表面生物膜的形成有關(guān)，通過活性炭使微生物的生長對總酚類化合物等危險(xiǎn)化合物具有更強(qiáng)的抵抗力，活性炭有助于降低有氧生物系統(tǒng)中增加的值。

　　處理牛皮紙廢水后的活性炭

　　觀察圖3所示的圖像，處理期間生物量顯著增加，其中存在大量生物材料，可能的絲狀形成和微生物團(tuán)聚，表明存在較大量步驟IV中的生物量。至于生物膜的發(fā)展，觀察顯微照片增加了10,000倍(圖3C，3I和3L)，注意到附著在活性炭表面的微生物的生長。這些可能是細(xì)菌，真菌和絲狀細(xì)菌，活性炭在反應(yīng)器運(yùn)行110天后，固體樣品中的細(xì)菌含量更高。

　　圖3：幾個步驟中活性炭的顯微照片。

　　在活性炭吸附處理牛皮紙廢水的測試中，與不使用活性炭進(jìn)行牛皮紙廢水處理的系統(tǒng)相比，評估了在活性污泥反應(yīng)器中添加濃度為2.4和6g L-1的活性炭作為支持介質(zhì)。在處理期間，在支持介質(zhì)存在下，有機(jī)物的去除率更高，分別獲得了COD，BOD5和COT的55%，94%和60%的平均值。在帶有中等支撐的步驟中，特定的參數(shù)(例如顏色，木質(zhì)素衍生物和芳香族化合物)平均分別去除了28%，29%和36%。如果您還有什么不明白的請立即咨詢我們。

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