活性炭净化废水处理研究
摘 要: 通过动态实验优选出粒状活性炭水处理工艺,设计出适合于家庭和饮食摊、店餐具洗涤废水处理的净化装置“净化节水器”,并进行了试运行。实验表明,洗餐具净化水处理单元操作的最佳工艺参数为:混凝剂投加量30mg·L-1,反应池流速0.03m·s-1,消毒剂用量25mg·L-1~30mg·L-1。“净化节水器”初步使用效果良好,为水资源重复利用和消毒灭菌提供了途径。
关键词: 活性炭;吸附;净化节水器
1 前言
活性炭属类石墨物质,是微晶碳的变型,晶体表面上的碳原子与体相碳原子处于不同电子能级状态,活性炭与各种物质相互间有化学与物理吸附作用。作为重要的吸附剂在化工、环境保护等许多方面得到广泛应用,诸如:工业上用于捕集有机溶剂、脱除气体、排除毒性物、溶液脱色、污水及循环水的净化[1-8]等生产领域。在环境保护技术领域活性炭吸附法占重要地位。其中,活性炭在饮用水制备及天然水净化过程中的需求量日益增长。随着工业发展和城市人口增长,淡水紧缺,水资源开发利用和节水工程迫在眉睫。我们在总结国内外水处理净化技术研究的基础上,设计了适合于街头、饮食摊点及家庭洗餐具用水的“净化节水器”设备,并进行了试运行。旨在餐具水经过了净水器处理、消毒基本达到饮用水标准,既可使餐具水重复使用,又防止了病菌通过餐具的传播。
2 实验
2.1 水样
餐桌上收集回餐具泡在3.0L水盆中,水中有大量的食品残留颗粒,水质污浊,含油量较大。对洗餐具水水质抽样分析表明:悬浮物(SS)达3000mg·L-1~4000mg·L-1,化学需氧量(COD)达3000mg·L-1~5000mg·L-1;通过第一盆约3.0L水洗餐具后,其水质的SS降止200mg·L-1,浊度达90°~100°,COD达500mg·L-1~650mg·L-1。
2.2 净化水处理工艺
采用如图1所示的工艺流程对上述水样进行动态实验和小试模拟。
图1 净化水处理工艺流程图
Fig.1 Diagram of water treatment purification
图2为本研究所设计的洗餐具用水“净化节水器”的正面、侧面、背面示意图。
3 结果与讨论
3.1 絮凝澄清
洗餐具水首先在混合反应池中通过絮凝作用澄清和脱色除去悬浮物质和胶体杂质。本试验选择碱式氯化铝[Aln(OH)mCl3n-m]作为混凝剂,根据水质不同投加量在20mg·L-1~50mg·L-1范围。实验表
图2 净水器示意图
Fig.2 Diagram of water purifier
明:投加量在30mg·L-1、溶液浓度为1 %~5 %较佳。为使絮凝剂与废水混合反应充分,设计采用了双层隔板反应池,池内平均流速0.03m·s-1。流经时间12min,微小粒径的悬浮物在反应池末端形成了絮状体,进入斜板沉淀池后,流速突然减慢,使形成大颗粒沉入池底除去。然后采用无烟煤和石英砂双层惰性滤料对水过滤,将仍含有较小颗粒杂质的水完全除去悬浮物。当滤料截留杂质达饱和时可采用气、水进行反冲洗,先用空气进行搅拌5min~10min,然后用清水反冲洗2min~4min即可。
3.2 活性炭吸附
洗餐具水经絮凝澄清、过滤后进入活性炭(AMГA-5)吸附柱通过吸附可除去部分溶解性有机物质、色素和某些微量金属(如汞.铬.镉.铅.银等)无机物和大肠菌等。经过一段时间,当活性炭吸附饱和后,可使用蒸气吹脱方法使其再生。
3.3 消毒处理
经过絮凝澄清、过滤和活性炭吸附单元处理后的洗餐具水,再经专门消毒处理。试验中采用氯化消毒法,选用氯酸钠消毒剂,按有效氯量25mg·L-1~30mg·L-1投加可达要求。
3.4 净化效果
按照GB5749-85对经上述流程净化处理后的洗餐具水进行测试,具体数据如下:
色度:无色透明,无可见悬浮物质,色度<15°
浊度:2°
溶解性总固体:<1000mg/L
总大肠菌:<3个/L
结果表明,采用本研究设计的街头饮食摊点及家庭洗餐具用水“净化节水器”,可使洗餐具水重复使用,既达到了节约用水的目的,又防止和减少了病菌通过餐具的传播的途径。根据初步实验结果,本“净化节水器”连续使用8h后,要求将设备内的水全部排放,并对反应器、沉淀池进行清洗。
4 结语
通过动态试验,确定了活性炭处理废水的工艺流程,设计出适合于家庭和饮食摊、店餐具洗涤废水处理的净化装置。初步使用效果良好,为水资源重复利用和消毒灭菌提供了途径。制成的“净化节水器”尚须进一步改良,以利推广应用。
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作者：马青兰, 王增长, 李敏敏, 许并社