有機(jī)物是我國(guó)水污染控制的主要指標(biāo)之一，有機(jī)物的含量大小直接影響反滲透工藝的運(yùn)行效率和處理成本，去除有機(jī)物是多級(jí)反滲透(RO)工藝不可或缺的預(yù)處理單元。本項(xiàng)目為某園區(qū)廢水零排放項(xiàng)目的活性炭吸附工藝單元，吸附進(jìn)水為兩級(jí)反滲透RO2濃排水，其水質(zhì)特點(diǎn)為：高鹽、高氯離子、高不可生化有機(jī)物(有機(jī)物≥500mg/L，B／C不到0．1)。處理后出水要求COD≤115mg／L，以便進(jìn)入下一個(gè)工藝單元進(jìn)一步處理。活性炭吸附工藝，以往多用于給水行業(yè)，很少用于大規(guī)模工業(yè)廢水的處理，但在零排放廢水處理中，有機(jī)物的脫除非常重要，直接影響后續(xù)處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，有必要對(duì)活性炭吸附零排放廢水有機(jī)物進(jìn)行中試工藝研究，以指導(dǎo)工程運(yùn)用。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1．1 材料與儀器

某煤化工廢水(兩極反滲透RO2濃排水)，水質(zhì)見(jiàn)表1；活性炭，碘值為700，900，1000mg/g；重鉻酸鉀、乙二胺四乙酸、硫酸汞、濃硫酸(98％)、硫酸銀等均為分析純。

PB-10酸度計(jì)。

1．2 實(shí)驗(yàn)方法

吸附裝置工藝流程見(jiàn)圖1。原水在原水箱進(jìn)行緩沖后，用計(jì)量泵打入一級(jí)碳柱進(jìn)行吸附，一級(jí)吸附產(chǎn)水全部進(jìn)入二級(jí)碳柱進(jìn)行二級(jí)吸附，其產(chǎn)水進(jìn)入反洗水箱。

一級(jí)吸附實(shí)驗(yàn)裝置(無(wú)二級(jí)部分，其余相同)。活性炭柱直徑300mm，高1600mm，裝碘值1000mg/g，柱狀活性炭22k(體積45L，進(jìn)水0．75L／min，吸附負(fù)荷0．04L／(L·min)，每天取樣，測(cè)量COD、吸附容量，運(yùn)行16d。產(chǎn)品水及外排水水質(zhì)要求見(jiàn)表2。

1．3 COD測(cè)定方法

COD采用重鉻酸鉀法進(jìn)行測(cè)定。

2、結(jié)果與討論

2．1 活性炭選擇

一級(jí)吸附實(shí)驗(yàn)，共三個(gè)實(shí)驗(yàn)碳柱，分別裝碘值700，900，1000mg/g，三種柱狀活性炭22kg(體積45L)，結(jié)果見(jiàn)圖2、圖3。

由圖2、圖3可知，運(yùn)行至14d，700碘值碳及900碘值碳進(jìn)、出水COD已近相同，停止進(jìn)水。1000碘值碳尚有效果，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)行至16d，進(jìn)、出水的COD也基本一樣，達(dá)到吸附飽和點(diǎn)，吸附容量為18．7％，累計(jì)吸附容量為4121．2mg/g，有機(jī)物去除效果較其它兩種碳高15％～20％。此外，磨損強(qiáng)度、漂浮率及粉末等性能參數(shù)也較好。故選用碘值1000mg／g活性炭進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

2．2 一級(jí)活性炭吸附性能中試研究

一級(jí)吸附實(shí)驗(yàn)采用一個(gè)實(shí)驗(yàn)碳柱，裝碘值1000mg/g,柱狀活性炭25kg(體積45L)，實(shí)驗(yàn)進(jìn)水1．8L／min，吸附負(fù)荷0．04L／(L·min)，結(jié)果見(jiàn)圖4、圖5。

由圖4、圖5可知，運(yùn)行至11d，1000碳的進(jìn)、出水COD已近相同，達(dá)到吸附飽和點(diǎn)，吸附容量為17．9％，累計(jì)吸附容量為4479．0mg／g。

2．3 兩級(jí)活性炭吸附性能中試研究

裝置為串聯(lián)二級(jí)吸附中試裝置，裝碘值1000mg／g，柱狀活性炭，一、二級(jí)裝碳量32kg(體積70．7L)。一級(jí)碳柱進(jìn)水設(shè)定為0．7L／min，一級(jí)出水全部重新進(jìn)入二級(jí)，吸附負(fù)荷0．003L／(L·min)，結(jié)果見(jiàn)圖6、圖7。

由圖6、圖7可知，兩級(jí)吸附實(shí)驗(yàn)二級(jí)平均出水COD為110mg／L時(shí)，累計(jì)吸附容量?jī)H為6．33％。反之，當(dāng)處理出水有機(jī)物要求低時(shí)，如本實(shí)驗(yàn)兩級(jí)吸附的第一級(jí)，平均出水COD為276mg／L，活性炭的累計(jì)吸附容量可達(dá)到飽和的18．07％。利用這一特性可使活性炭的吸附眭能發(fā)揮到最大。當(dāng)活性炭吸附處理高濃度有機(jī)物廢水時(shí)，可分兩級(jí)或多級(jí)。運(yùn)行時(shí)，只換一級(jí)的飽和活性炭；將未飽和的二級(jí)碳柱改為一級(jí)，使其繼續(xù)運(yùn)行至飽和。這樣，新裝的再生碳或新碳始終為二級(jí)吸附，可保證二級(jí)出水有機(jī)物一直為高標(biāo)準(zhǔn)。

采用活性炭吸附去除有機(jī)物，出水水質(zhì)取決于吸附時(shí)間及選用活性炭的吸附速率。同一種活性炭，吸附速率和吸附進(jìn)水與有機(jī)物濃度有關(guān)，高有機(jī)物濃度吸附速率大，低有機(jī)物濃度吸附速率小。本次兩級(jí)吸附中試，一級(jí)吸附進(jìn)水COD為476mg／L，吸附速率為2．8mg／(L·min)。二級(jí)吸附進(jìn)水COD為200mg／L，雖吸附時(shí)間相同，而二級(jí)實(shí)際平均吸附速率僅為0．93mg／(L·min)，和一級(jí)相差很大。一級(jí)累計(jì)吸附容量達(dá)18％(接近飽和)時(shí)，二級(jí)平均出水COD為114mg／L。

2．4 二級(jí)出水水質(zhì)分析

采用一、二級(jí)吸附柱中裝填煤質(zhì)柱狀活性炭處理某煤化工廢水，其出水水質(zhì)見(jiàn)表3。

由表3可知，其出水COD平均為114mg／L，滿足<115mg／L的要求。

3、結(jié)論

(1)在相同條件下，1000碘值碳的有機(jī)物去除效果較好。此外，磨損強(qiáng)度、漂浮率及粉末等性能參數(shù)也較好。

(2)根據(jù)吸附中試實(shí)驗(yàn)，本柱狀活性炭的飽和累計(jì)吸附容量為18％～19％。由一級(jí)吸附實(shí)驗(yàn)趨勢(shì)線可看出，當(dāng)累計(jì)吸附容量達(dá)18％以后，出水過(guò)程線出現(xiàn)拐點(diǎn)，出水COD快速接近進(jìn)水。

(3)二級(jí)吸附中試裝置裝碳量32kg(體積70．7L)，一級(jí)碳柱進(jìn)水設(shè)定為0．7L／min，一級(jí)出水全部重新進(jìn)入二級(jí)。一級(jí)吸附進(jìn)水COD為476mg／L，吸附速率為2．8mg／(L·min)。二級(jí)吸附進(jìn)水COD為200mg／L，雖吸附時(shí)間相同，而二級(jí)實(shí)際平均吸附速率僅為0．93mg／(L·min)。一級(jí)累計(jì)吸附容量達(dá)18％(接近飽和)時(shí)，二級(jí)平均出水COD為114mg／L。