生物活性炭去除氨氮的实践与机制
活性炭在水处理中的特点、性质及应用
活性炭在水处理中的特点、性质及应用 活性碳主要依靠其高吸附能力的特性，有效去除水中的氯、异色、异味、重金属等。带活性碳的水过滤器，是美国销售最广的净水装置。活性碳是以椰子壳为原料，颗粒均匀。表面具有大量微孔，形成巨大的比表面积（1克活性碳能吸附微尘的面积相当于2亩地大小），活性碳主要依靠其高吸附能力的特性，吸附水中的氯、异色、异味等，也有以杏核壳等为原料的果壳碳和以煤为原料的煤质碳，吸附性能较椰壳碳差，价格也便宜很多。 任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面难于收缩，所以只能靠降低界面张力的办法来降低界面张力的方法来降低表面能，这也就是固体表面能产生吸附作用的根本原因。由于活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，对水中溶解的有机物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法及其他方法难以去除的有机物，如色度、异臭、表面活性物质、除草剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果，因此活性炭吸附技术在水处理中已得到广泛应用。 活性炭的特点 活性炭是一种多孔性含炭物质，具有发达的微孔构造合巨大的比表面积。它包括许多种具有吸附能力的碳基物质，能够将许多化学物质吸附在其表面上。活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除污水中的有机物合某些无机物。 活性炭的性质 活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂。 活性炭的作用 活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。活性炭在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成了空隙，形成许多不同形状、不同大小的细孔。通常活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的70%～80%。这些孔隙形状多样，孔径分布范围很广，细孔壁的总表面积即比表面积一般高达500～1700平方米/克。这就是为什么活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。 活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关,而且还与活性炭的表面化学性质有关。活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+。
氨氮去除方法
根据废水中氨氮浓度的不同，可将废水分为3类：高浓度氨氮废水（NH3-N>500mg/l）,中等浓度氨氮废水（NH3-N：50-500mg/l），低浓度氨氮废水（NH3-N<50mg/l）。然而高浓度的氨氮废水对微生物的活性有抑制作用，制约了生化法对其的处理应用和效果，同时会降低生化系统对有机污染物的降解效率，从而导致处理出水难以达到要求。 故本工程的关键之一在于氨氮的去除，去除氨氮的主要方法有：物理法、化学法、生物法。 物理法含反渗透、蒸馏、土壤灌溉等处理技术；化学法含离子交换、氨吹脱、折点加氯、焚烧、化学沉淀、催化裂解、电渗析、电化学等处理技术；生物法含藻类养殖、生物硝化、固定化生物技术等处理技术 目前比较实用的方法有：折点加氯法、选择性离子交换法、氨吹脱法、生物法以及化学沉淀法。1．折点氯化法去除氨氮 折点氯化法是将氯气或次氯酸钠通入废水中将废水中的NH3-N氧化成N2的化学脱氮工艺。当氯气通入废水中达到某一点时水中游离氯含量最低，氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。因此该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。处理氨氮废水所需的实际氯气量取决于温度、pH值及氨氮浓度。氧化每克氨氮需要9～10mg氯气。pH值在6～7时为最佳反应区间，接触时间为0.5～2小时。 折点加氯法处理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫进行反氯化，以去除水中残留的氯。1mg残留氯大约需要0.9～1.0mg的二氧化硫。在反氯化时会产生氢离子，但由此引起的pH值下降一般可以忽略，因此去除1mg残留氯只消耗2mg左右（以CaCO3计）。折点氯化法除氨机理如下： Cl2+H2O→HOCl+H++Cl－NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl－NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl- 折点氯化法最突出的优点是可通过正确控制加氯量和对流量进行均化，使废水中全部氨氮降为零，同时使废水达到消毒的目的。对于氨氮浓度低（小于50mg/L）的废水来说，用这种方法较为经济。为了克服单独采用折点加氯法处理氨氮废水需要大量加氯的缺点，常将此法与生物硝化连用，先硝化再除微量残留氨氮。氯化法的处理率达90%～100%，处理效果稳定，不受水温影响，在寒冷地区此法特别有吸引力。投资较少，但运行费用高，副产物氯胺和氯化有机物会造成二次污染，氯化法只适用于处理低浓度氨氮废水。
废水除氨氮工艺比较知识讲解
国内高浓度氨氮废水处理常见工艺 物化法 国内外处理高浓度氨氮废水的物理化学方法很多，主要有空气吹脱法、蒸 汽汽提法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法、催化湿式氧化法和烟 道气治理法等，这些方法各有优缺点，可用于不同条件的废水处理。 1.2.1.1空气吹脱法 空气吹脱法是使废水作为不连续相与空气接触，利用废水中组分的实际浓 度与平衡浓度之间的差异，使氨氮由液相转移至气相而去除。废水中的氨 氮通常以离子铵（NH4+）和游离氨（NH3）的状态保持平衡而存在，将废水pH值调节至碱性时，NH4+转化为NH3，然后通入空气将NH3吹脱出来。 NH4++ OH-→ NH3+ H2O 在吹脱过程中，废水pH值、水温、水力负荷及气水比对吹脱效果有较大影响。一般来说，pH值要提高至10.8~11.5，水温一般不能低于20℃，水力 负荷为2.5~5 m3/(m2·h)，气水比为2500~5000 m3/m3，此时氨氮去除率 在80%~95%。 空气吹脱法工艺流程简单，但NH3-N仅从溶解状态转化为游离态，并没有 彻底除去，需要相应的回收装置，否则易造成二次污染；当温度低时， NH3-N吹脱效率大大低，不适合在寒冷的冬季使用。 另外，在当前越来越严格的排放要求条件下，作为一种较为简单粗糙的氨 氮废水处理工艺，空气吹脱法由于无法达到排放要求（如15 mg?L-1以下），加上氨的回收利用上受到限制，因此采用它的改良方法。
1.2.1.2蒸汽汽提法 蒸汽汽提法是利用蒸汽将废水中的游离氨转变为氨气逸出，处理机理与吹脱法一样，即在高pH值时使废水与气体密切接触，从而降低废水中氨浓度的过程。其传质过程的推动力是气体中氨的分压与废水中氨的浓度相当的平衡分压之间的差值。延长汽水间的接触时间及接触紧密程度可提高NH3-N 的处理效率，用填料塔可以满足此要求。由于采用蒸汽作为工作介质，氨自废水进入蒸汽中，然后在塔顶蒸馏成浓氨水、浓氨气或者液氨回收，或是采用酸吸收成为相应的铵盐。 蒸汽汽提法适用于处理连续排放的高浓度氨氮废水（浓度在1000 mg?L-1以上），操作条件易于控制。对于浓度在1000~30000 mg?L-1，甚至更高浓度的氨氮废水，采用该法可以经一次处理后，氨氮浓度达到15 mg?L-1（国家一级排放标准）以下。 蒸汽汽提脱氨技术因为是以蒸汽为脱氨介质，由于蒸汽价格较高（约200元/吨），因此蒸汽消耗就成为了该技术关键指标。传统蒸汽汽提脱氨技术蒸汽消耗达到300kg/吨废水以上，因此传统蒸汽汽提脱氨技术成本很高。随着近些年来技术的进步，一些在传统蒸汽汽提脱氨技术上研究开发的新型蒸汽汽提脱氨技术已经大大降低了蒸汽单耗，达到了30kg/吨废水，因此新型蒸汽汽提脱氨技术正在高浓度工业氨氮废水处理领域得到广泛地推广应用，为我国氨氮污染物减排起到了强有力的技术支撑作用。 1.2.1.3折点加氯法 折点加氯法是将氯气通入水中，当投入量达到某一值（点）时，水中游离氯含量最低而氨的浓度降为零，当投入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。因此，该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化去除氨的的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气，氮气逸入大气。
水处理活性炭的标准
在废水处理中，活性炭主要是用来去除废水中的污染物，达到深度净化的目的。活性炭具有发达的孔隙结构和表面积，具有较强的吸附性能，吸附后的水可以达到国家净化的标准，吸附的性能稳定，可以达到最佳的吸附效果，具有一定的经济效益。 活性炭在净化废水中具有相当长的发展历史，在活性炭表面的吸附容积式有限的，只适合于处理含汞量低的废水。若含汞的浓度高，就要用化学沉淀法进行处理。它具有较强的物理和化学性能，可以阻止毒物的吸收，同时活性炭与多种化合物相结合，解毒的作用大。 在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭. 1.活性炭吸附 活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。 2.影响活性炭吸附的因素 吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标.吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间
内所吸附的物质量。在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。 活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。 污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量.吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。 当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。 3、活性炭在污水处理中的应用 在工业生产中，金银的湿法提取、化学纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均使用氰化物或副产氰化物，因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。 活性炭用于净化废水已有相当长的历史，应用于处理含氰废水的文献报道也越来越多.但由于CN、HCN 在活性炭上的吸附容量小，一般为3 mgCN/ gAC～8 mgCN/ gAC(因品种而异)，在处理成本上不合算。 1）活性炭处理含汞废水
活性炭的选型、投入与活性炭滤池的运行维护
活性炭的选型、投入与活性炭滤池的运行维护 张捷，徐子松 (桐乡市水务集团有限公司，桐乡314500) 摘要。本文重点介绍了桐乡市自来水公司果园桥水厂活性炭的选型、投入以及活性炭滤池的运行维护情况。通过对活性炭滤池不同规格活性炭运行情况进行系统的跟踪分析，摸索活性炭滤池的运行维护管理经验，旨在优化活性炭滤池的运行，为今后的设计和运行管理提供借鉴。 关键词t活性炭：活性炭滤池：运行维护 O．前言 近年来，作为桐乡市果园桥水厂供水水源的大运河支流康泾塘受到有机污染的程度越来越严重(见表一)。在人们对生活质量的需求不断提升的前提下，对饮用水质量的要求也越来越高。针对日益恶化的源水水质，采用预处理及深度处理工艺成为提高供水水质的必要手段，也是今后国内水处理发展的趋势。深度处理中的臭氧活性炭工艺是目前处理微污染源水最有效的手段之一，在国内外研究应用已有70多年历史。活性炭过滤是深度处理工艺的最后阶段，更是必不可少的环节。对活性炭滤池科学的运行维护能够有效的提高供水水质、节省制水成本、延长活性炭的使用周期。果园桥水厂对此有多年的实践，有必要作一次全面的总结。 1．工艺概况 臭氧活性炭深度处理工艺利用臭氧的强氧化性改变大分子有机物的性质和结构、利用活性炭的吸附性能以及附着在活性炭表面上的生物膜的生物降解作用去除水中有机物，达到净化水
质的目的。 臭氧的氧化能力极强，仅次于氟，在活性炭过滤前投加臭氧可以杀死细菌、去除病毒、氧化水中有机物、提高水中有机物的可生化性，增强活性炭吸附的生物作用，有利于活性炭对有机物的去除，还可以延长活性炭的再生周期。 活性炭对分子量在1500以下的环状化合物、不饱和化合物以及分子量在数千以上的直链化合物(糖类)有较强的吸附能力，对去除腐殖酸、异臭、色度、农药、烃类有机物、有机氯化物、洗涤剂等有很好的效果，特别是对致突变物质及氯化致突变物前驱物的良好吸附，进一步降低了出水的致突变活性。 许多实验研究证明，为了抑制饮用水中大肠杆菌的生长，需要达到AOC<50 ug／L，TOC<2mg／L，活性炭表面附着的生物膜具有生物降解作用，在常规处理之后进行生物处理对致突物有一定的去除效果，使出水达到更好的生物稳定性，管网水也获得了更长的保质期。 果园桥水厂的水质“革命”作为一个技改项目在市人大会议上提出，并列为桐乡市2003年为民办实事的十件大事之一。采用生物接触氧化预处理+常规处理+臭氧活性炭深度处理为全过程的水处理新工艺，一期工程设计规模为8万m3／d，在原有常规处理工艺的基础上新增预处理及深度处理工艺，2002年7月开工，2003年5月竣工投产；二期工程设计规模为7万m3／d，为一套完整的预处理+常规处理+深度处理工艺，2003年8月开工，2004年7月竣工投产。两期工程全部竣工并投入运行后，果园桥水厂的水处理工艺从原来的单一常规处理迅速跃升至国内先进水平。 臭氧投加点在活性炭过滤之前，根据实际水质情况投加量为l～3mg／L，臭氧接触时间为15min。活性炭滤池分为10格，一期7格为1．5mm柱状炭，3格为8X30目破碎炭，二期10格全部为12X40目破碎炭，利用原有反冲洗水塔中的砂滤池出水对炭层进行反冲洗，通
去除氨氮方法
2.化学沉淀(MAP) 法 在一定的pH条件下,水中的Mg2+ 、HPO43- 和NH4+可以生成磷酸铵镁沉淀,而使铵离子从水中分离出来。 影响沉淀效果的因素有沉淀剂种类及配比、pH值、废水中的初始氨的浓度、干扰组分等。 有研究表明沉淀法去除废水中氨氮的pH值为10.0 ,物质的量之比Mg∶N= 1.2、P：N = 1. 02 时沉淀效果最好,氨氮去除率达到90 %。 赵庆良等[ ]研究表明,MgCl2 ?6H2O 和Na2HPO4?12H2O 组合沉淀剂优于MgO 和H3PO4 组合,垃圾渗滤液中的氨氮质量浓度可由5618 mg/ L 降低到65 mg/ L。 李芙蓉等采用氧化镁和磷酸作为沉淀剂去除煤气洗涤循环水中高浓度的氨氮,效果良好。 李才辉等对MAP法处理氨氮废水的工艺进行优化,研究表明氨氮的去除率随着反应时间的增加而增加,随着Mg∶N 比值的增加而增加。 刘小澜探讨了不同操作条件对氨氮去除率的影响,在pH值为8.5-9. 5 的条件下,投加的药剂Mg2+：NH4+ ∶PO43- (摩尔比)为1. 4∶1∶0. 8 时,废水氨氮的去除率达99 %以上,出水氨氮的质量浓度由2 g/ L 降至15 mg/ L。 国外对用化学沉淀法去除废水中的氨氮也有较多研究。 Stratful等详细研究了影响磷酸铵镁沉淀及晶体生长的因素,得出
4点结论: （1）过量的铵离子对形成磷酸铵镁沉淀有利; （2）镁离子可能是形成磷酸铵镁沉淀的限制因素; （3）如果要想从废水中回收磷酸铵镁,需要得到比较大的晶体颗粒,则至少需要3 h 的结晶时间; （4）沉淀的pH 值应大于8. 5。 Battistoni 等进行了用化学沉淀法从废水厌氧消化后的上清液中同时回收氮和磷的研究。废水厌氧消化过程中,有机物中的氮和磷被微生物分解为无机的磷酸盐和氨氮,添加MgO 可以生成磷酸铵镁沉淀可回收磷和氮。 Lind 等则进行了用磷酸铵镁沉淀法从人的尿液中回收营养物质的研究,可以回收65. 0 % -80. 0 %的氮。 化学沉淀法的最大优点是可以回收废水中的氨,所生成的沉淀可以作为复合肥而利用。存在的主要问题是沉淀剂的用量较大,需要对废水的pH 进行调整,另外有时生成的沉淀颗粒细小或是絮状体,工业中固液分离有一定困难。 (二) 生物脱氮法 1. 传统硝化反硝化 传统硝化反硝化工艺脱氮处理过程包括硝化和反硝化两个阶段。在将有机氮转化为氨氮的基础上,硝化阶段是将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮的过程;反硝化阶段是将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成氮气的过程。只有当废水中的氮以亚硝酸盐氮
工业水处理中的粉末活性炭净水技术
工业水处理中的粉末活性炭净水技术 发表时间：2016-09-28T11:31:08.020Z 来源：《基层建设》2015年31期作者：向伟 [导读] 摘要：近年来，国家、社会对水处理的重视程度越来越高，为可持续发展的经济利益，必需提升工业水处理的质量。在长远的发展道路上，有限的水资源不断被浪费和破坏，然后不断探究水处理的技术将对自身乃至全球在循环利用项目上带来重要意义。 辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司辽宁省阜新市 123000 摘要：近年来，国家、社会对水处理的重视程度越来越高，为可持续发展的经济利益，必需提升工业水处理的质量。在长远的发展道路上，有限的水资源不断被浪费和破坏，然后不断探究水处理的技术将对自身乃至全球在循环利用项目上带来重要意义。粉末活性炭以其自身的优点，在国内外的工业水处理方面得到广泛应用，因此探究粉末活性炭的水处理工艺是技术人员永恒不变的课题。鉴于此，本文对工业水处理中粉末活性炭净水的处理技术进行了分析探讨。 关键词：粉末活性炭；工业水处理；净化；吸附 一、活性炭的基本性质 活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的，其外观色泽呈黑色。其成份除了主要的碳以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其分子结构形似一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多体枳及高表面积的特点，比表面积高达1000～3000 m 2/g。 1、孔结构特性 活性炭材料的结构比较特殊，从晶体学角度看，由石墨微晶和碳氢化合物组成，属于非结晶性物质。其固体部分之间的间隙形成了活性炭材料的孔隙，赋予活性炭材料特有的吸附性能。按照孔径的大小可分为微孔（直径＜2 nm）、中孔（直径2～50 nm）和大孔（直径＞50 nm）。微孔具有很强的吸附作用，主要是其具有很大的比表面积；中孔，又叫中间孔，能用于添载触媒及化学药品脱臭；大孔通过微生物及菌类在其中繁殖，就可以使无机的碳材料发挥生物质的功能。 2、表面化学特性 活性炭的吸附性能不仅取决于其物理结构，更取决于其表面化学性质。表面化学特性一般与活性炭的原材料、表面官能团的种类与数量、表面杂原子、化合物的种类与状态等因素有关，不同的表面官能团、杂原子、化合物会影响活性炭的表面酸碱性、亲疏水性、催化性能、表面润湿性、吸附选择性能等。研究活性炭材料表面的含氧官能团的表征手段时，指出活性炭材料表面可能存在下面几种含氧官能团：羰基、酸酐、乳醇基、羧基、醌基、醚基、内酯基、酚羟基。 二、活性炭的吸附作用 如今工业生产活动对水的污染严重，为解决水质污染问题，必须经过多道工序对水进行去污处理。活性炭种类繁多，不同的活性炭的吸附能力和吸附物质也更有不同。从90年代初期一直到现在，人们应用活性炭净水主要是为了去除水中的三卤甲烷和少量的有机污染物。 [1]因为过量的三卤甲烷能刺激人体细胞使其变异从而发生癌变，所以在对饮用水进行净化时必须去除三卤甲烷。通常，净水厂会使用二氧化氯对三卤甲烷进行处理，但这一方法不仅成本高而且存在安全隐患，因此在对饮用水进行消毒之前，一般先用活性炭去污，吸附水中的三卤甲烷。 活性炭很强的吸污去污能力，它的净水作用主要表现在以下几个方面：（1）活性炭具有除臭作用，它能除去水中石油、酚等物质产生异味，并对这些物质有一定的吸附作用。（2）活性炭具有去色作用，它能除去水中由金属或者植物分解而成的物质的颜色，并且能降低有机物颜色的色度，从而除去水中的杂色。（3）活性炭有能够去除水中的三卤甲烷。被工业污水污染的水中会含有一定数量的三卤甲烷，它对人体的安全健康危害很大，活性炭可以有效吸附三卤甲烷。（4）去除农药等有机污染物。目前，水质被污染的元凶就是各类有机物如杀虫剂、芳香族化合物，这类物质不能被水中的生物消化而对水质造成污染。（5）除去水中的重金属成分。重金属含量过高会导致人体中毒，例如汞、铅，严重的还能致人死亡。 三、粉末活性炭净水技术 1、概述 粉末活性炭利用自身的吸附能力对于化学、气味等有机物有着吸附作用，粉末活性炭的吸附容量大、效率高、效果好，在颗粒相互碰撞的作用下，更提升了其吸附作用和容量的增加。利用粉末活性炭的吸附作用对水体中的溶解性有机物含量降低，去除物质中的异味，是生产加工工艺简单但十分有效的净化材料。 粉末活性炭在发挥其吸附作用时是一个极其复杂的过程，是由多种作用力共同发挥产生的效果。分子间的作用力是运动不息的，在分析分子间的作用力可以得知当一个分子被吸附到活性炭的孔隙中后，其他的分子由于运动不止会随之被吸附进去，并且分子组成的物质结构会持续不断的被活性炭吸收。 2、粉末活性炭的技术要点 在活性炭的选择上，要选择最佳的炭种。活性炭分为煤质活性炭、果壳活性炭、木质活性炭三类，不同类型的活性炭的特性也不同，要根据实地的供货情况及水质处理需要选择合适的类型。通过反复实践得出结论，煤质活性炭的经济性较高，木质活性炭的处理效果最好。颗粒体积更小的粉末活性炭在相同总体积下因其外表面积最大，也就是说可吸附面更大，提高了活性炭的利用率也提升了吸附速率。 四、粉末活性炭的净水原理 粉末活性炭的吸附作用原理较为复杂，其吸附效果会受到多种作用力的影响，其中，分子之间的相互作用力是影响活性炭吸附能力的关键性因素。物质结构内部的分子之间还会出现相互吸附的关系，任何一个分子被吸附到活性炭内部，都会导致其他分子被持续性地吸入到活性炭的孔隙之中，从而形成一种活性炭持续吸附物质结构的形态。由活性炭吸附双速率扩散理论可知，活性炭的吸附作用包括迅速扩散过程和缓慢扩散过程两个双速过程阶段。从迅速扩散过程来看，指的是水中的被吸收分子由活性炭颗粒内沿向阻力较小的碳粒孔隙中运动的过程，由于活性炭具有较高的孔隙，因而扩散阻力相对较大，在溶质分子向活性炭微孔中扩散时，由于孔隙相对狭小，因而阻力更加明显，这就会降低扩散的速度。粉末活性炭是一种主要内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类吸附剂，它的微孔结构发达，具有很强的吸附性能!活性炭是由许多石墨型层状结构的微晶不规则集合而成，由于活性炭颗粒结构小，微孔结构很多，因而具有很大的内表面积，在对于色度"味"化学有机物等的吸附作用上，不仅吸收速度快，而且吸收容量大，效果好。在加上活性炭颗粒之间的碰撞作用，
生物活性炭滤池的反冲洗方式研究
生物活性炭滤池的反冲洗方式研究
生物活性炭滤池的反冲洗方式研究 在臭氧—生物活性炭深度处理技术应用中，生物活性炭(BAC)滤池的反冲洗问题非常棘手又亟需解决。随着BAC滤池运行时间的延长，炭粒表面和滤床中积累的生物和非生物颗粒量不断增加，导致炭粒间隙减小，影响滤池的出水水质和产水量［1］。反冲洗方式与相关参数直接影响BAC滤池的运行效果和成本。有研究表明［2］，采用单独水冲的滤池出水中生物可同化有机碳(AOC)和细菌量高于采用气水联合反冲的滤池，而充分去除过量的生物膜是保证滤池成功运行的重要前提。国外对生物滤池反冲过程中的颗粒脱附机理进行了研究［3］，但关于其程序及相关参数选取的报道较少，而这又恰是指导生产所必须解决的重要问题。国内对此方面的研究起步较晚，个别采用生物活性炭技术的水厂只能直接参照国外经验，如昆明、北京水司均采用单独水冲(滤层膨胀率为25%)。 1 试验方法 1.1 工艺流程及装置 中试的工艺流程为预臭氧化→混凝、沉淀、过滤→臭氧—生物活性炭，试验装置包括常规处理、臭氧化和BAC滤池处理系统。 BAC滤池横断面尺寸为500 mm×500 mm，高度为4.92 m，内部均分为两格，采用小阻力配水系统。池内装填ZJ-15型柱状活性炭，其碘值和亚甲蓝吸附值分别为961、187 mg/ g。运行之前采用未加氯的砂滤出水先浸泡活性炭1周，再反洗清洁。
试验期间，臭氧化与常规处理工艺参数基本恒定。预臭氧化的接触时间和投量分别为4.5min和1.5 mg/L左右；主臭氧化的接触时间和投量分别为16 min和2.0mg/L左右。常规处理水量为3～3.5m3/h，混合时间为6～6.5s，反应时间为23.2～19.9 min，沉淀池清水区上升流速为1.39～1.62 mm/s、斜管内上升流速为1.60～1.87mm/s，滤池滤速为6.49～7. 57 m/h。混凝剂和pH值调节剂分别采用液态碱铝和氢氧化钠，投加浓度分别为2.5、6 mg/L左右。 1.2 反冲方式 第一阶段单独水反冲试验的炭床高度分别为2.0、2.5 m，冲洗强度分别为12、14、18L/(m2·s)，冲洗历时约为10 min。第二阶段气水联合反冲洗试验的炭床高度为2.0 m，气冲强度分别为8、11、14L/(m2·s)，气冲历时分别为3、5min；水冲强度分别为6、8、10、1 2、14L/(m2·s)，水冲历时约为10 min。 试验期间BAC滤池进水水温较高(平均为29 ℃)，采用自然挂膜(生物膜成熟时间约为15d)，其反冲洗周期一般为7d。 2 结果与分析 水中生物颗粒的相对含量以浊度表示，其微生物最低检测浓度为3.7×105个/mL［4］。BAC滤池反冲废水中微生物浓度(个/mL)的数量级一般不低于105［2、3］，故以反冲废水的浊度作为一项主要检测指标。 2.1 水反冲 ①冲洗强度
生物活性炭在生活污水处理中的基础研究
第一作者:施 红,女,1981年生,硕士研究生,主要从事生物载体在水处理中的应用研究。 湖滨控制系统包括河口湖滨湿地的生态修复、河口水生系统修复等。 5 结语 研究区未经处理的生活污水,直接或间接地排入地表水体,已经成为引起当地水环境恶化的重要因素之一。除此之外,自然村庄周围的露天粪缸、垃圾堆、分布于房前屋后以及河流旁边分散养殖产生的畜禽粪便等污染源,在暴雨期转化为非点源,以暴雨径流的形式排向河网,冲刷至下游直至太湖,所有这些村落污染已成为非点源污染的重要组成部分。 随着农村人们生活水平的逐步提高,水冲厕所推广使用比例的增高,生活污水的排放量会逐年增加,由于当地环境基础设施建设严重滞后,农村生活引起的非点源污染问题会日益突出,水网区农村生活引起的非点源污染控制问题需要逐步得到加强。参考文献 1 付永锋.非点源污染的研究进展与前景展望.山西水利科技, 2003,(3):32～35 2 曹丽萍.非点源污染控制管理政策及其研究进展.地理与地理信息科学,2004,20(1):90～94 3 郭红岩.太湖一级保护区非点源磷污染的定量化研究.应用生态学报,2004,15(1):136～140 责任编辑:闵 怀 (修改稿收到日期:2005205208) 生物活性炭在生活污水处理中的基础研究 施 红1 吴云海1 努尔丁巴依2 杜 冰1 (1.河海大学环境科学与工程实验中心,江苏 南京210098; 2.新疆伊犁师范学院生物化学与环境科学系,新疆 伊犁835000) 摘要 探讨利用粒状生物活性炭(G BAC)和固定粉状生物活性炭(IPBAC)对人工废水COD Mn处理的效果。结果表明,G BAC 和IPBAC中微生物的生长(UV254)与运行周期密切相关。G BAC和IPBAC运行初期内,炭表面的生物膜逐步形成,微生物不稳定,从而导致UV254值波动较大。随着运行周期的延长,生物膜生长逐步趋于稳定。随着炭层高度的增长,生物活性炭对COD Mn的去除率也越大。G BAC与IPBAC对COD Mn都有很高的去除率,但G BAC对COD Mn的去除率高于IPBAC。 关键词 粒状生物活性炭 固定粉状生物活性炭 UV254 COD Mn 生活污水 Sew age treatment using biological activated carbon S hi Hong1,W u Yunhai1,N uerdingbay i2,D u B ing1.(1.Ex2 peri ment Center of Envi ronmental Science and Engineering,Hehai Universit y,N anj ing J iangsu210098;2.De2 partment of B ry and Envi ronmental Science,X inj iang Yili N ormal College,Yili X inj iang835000) Abstract: Granular biological activated carbon(G BAC)and immobilized powder biological activated carbon(IP2 BAC)were used to remove COD Mn f rom an artificial wastewater.The experimental results show that the growth of the microorganisms in the G BAC and IPBAC(UV254)has close relationship s with G BAC and IPBAC operational cy2 cle.The new biomembrane of G BAC and IPBAC carbon surface takes shapes gradually.In initial stage,the microor2 ganisms were unstable,and caused UV254value to fluctuate with time.With the extension of operational cycle,the bi2 omembrane grew and became stabile.With the height of carbon layer increased,the COD Mn removal also increased, with G BAC was more effectively than IPBAC. K eyw ords: Granular biological activated carbon(G BAC) Immobilized powder biological activated carbon(IP2 BAC) UV254 COD Mn Sewage 近年来,随着城市化进程不断加快,大量未经处理或处理未达标的城市污水直接排放到江河湖泊,导致水环境污染加剧。据统计,我国目前城市生活污水排放量以年均5%的速度递增,并在1999年首次超过工业污水排放量,已成为江河湖泊水体的主要污染源。因此,治理生活废水已成为刻不容缓的课题。 活性炭作为一种优良的吸附剂,因其独特的孔隙结构和表面活性官能团及稳定的化学性能,耐强酸及强碱,能经受水浸、高温、高压等优点受到人们的青睐,在水处理方面发挥着日益重要的作用[1]。但是,活性炭存在着吸附易饱和、再生成本高等问题。于是,人们将微生物降解污染物的作用与活性炭的吸收作用结合来处理废水,即生物活性炭法。它包括生物降解与活性炭吸附两个过程,既延长了活性炭的吸附 ? 7 7 5 ?施 红等 生物活性炭在生活污水处理中的基础研究
高氨氮废水处理方法
高氨氮废水的一般的形成是由于氨水和无机氨共同存在所造成的，一般上ph在中性以上的废水氨氮的主要来源是无机氨和氨水共同的作用，ph在酸性的条件下废水中的氨氮主要由于无机氨所导致。废水中氨氮的构成主要有两种，一种是氨水形成的氨氮，一种是无机氨形成的氨氮，主要是硫酸铵，氯化铵等等。 高氨氮废水如何处理，我们着重介绍一下其处理方法： 1 物化法 1.1 吹脱法 在碱性条件下，利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系进行分离的一种方法，一般认为吹脱与湿度、PH、气液比有关。1.2 沸石脱氨法 利用沸石中的阳离子与废水中的NH4+进行交换以达到脱氮的目的。应用沸石脱氨法必须考虑沸石的再生问题，通常有再生液法和焚烧法。采用焚烧法时，产生的氨气必须进行处理。 1.3 膜分离技术 利用膜的选择透过性进行氨氮脱除的一种方法。这种方法操作方便，氨氮回收率高，无二次污染。例如：气水分离膜脱除氨氮 氨氮在水中存在着离解平衡，随着PH升高，氨在水中NH3形态比
例升高，在一定温度和压力下，NH3的气态和液态两项达到平衡。根据化学平衡移动的原理即吕．查德里（A.L.LE Chatelier）原理。在自然界中一切平衡都是相对的和暂时的。化学平衡只是在一定条件下才能保持―假若改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度，平衡就向能减弱这个改变的方向移动。‖遵从这一原理进行了如下设计理念在膜的一侧是高浓度氨氮废水，另一侧是酸性水溶液或水。当左侧温度T1＞20℃,PH1＞9,P1＞P2保持一定的压力差，那么废水中的游离氨NH4+,就变为氨分子NH3,并经原料液侧介面扩散至膜表面，在膜表面分压差的作用下，穿越膜孔，进入吸收液，迅速与酸性溶液中的H+反应生成铵盐。 1.4MAP沉淀法 主要是利用以下化学反应：Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4 理论上讲以一定比例向含有高浓度氨氮的废水中投加磷盐和镁盐，当[Mg2 + ][NH4+][PO43 -]>2.5×10–13时可生成磷酸铵镁（MAP），除去废水中的氨氮。 1.5 化学氧化法 利用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气进行脱除的一种方法。折点加氯是利用在水中的氨与氯反应生成氨气脱氨，这种方法还可以起到杀菌作用，但是产生的余氯会对鱼类有影响，故必须附设除余氯设施。
生物活性炭技术在水处理中的研究与应用进展
生物活性炭技术在水处理中的研究与应用进展 发表时间：2019-08-05T09:09:14.000Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：申秋华1 马振超2 [导读] 摘要：介绍了生物活性炭技术的原理、生物再生机理以及形成方法、间歇期保存方法和微生物泄漏控制措施。 1.海军勤务学院海防工程系天津市 300450； 2.中海油能源发展股份有限公司天津市 300450 摘要：介绍了生物活性炭技术的原理、生物再生机理以及形成方法、间歇期保存方法和微生物泄漏控制措施。认为今后的主要研究内容包括活性炭的生物再生机理，建立污染物去除的吸附、解吸、生物降解、传质等过程的数学模型，活性炭自身的材质、孔径分布、表面性状以及吸附能力对生物膜的形成、有机物去除效果的影响，以及生物膜厚度的控制措施等。 关键词：生物活性炭；水处理；微污染水源水；工业废水；生活污水引言：生物活性炭（BAC）这一概念于1978年由美国学者MILLER和瑞士学者RICE提出。但早在20世纪60年代，欧洲的一些国家就开始利用此技术进行废水的深度处理，我国对BAC技术的研究与应用也有30余年，技术已相对成熟，被广泛运用于微污染原水、工业废水和生活污水的处理过程中，取得了令人满意的处理效果。本文介绍BAC技术的主要应用领域，详细叙述了BAC法在饮用水，生活污水和工业废水等废水处理中的研究与应用进展，并指出该技术存在问题以及未来的研究方向，以期为BAC技术的研究与应用提供一定的参考价值。 1.BAC技术的主要应用领域 1.1用于饮用水处理 饮用水在进入城市污水管网之前一般需要进行消毒处理,而消毒后的副产物(DBPs)、三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)等对人体有较强的毒害作用,采取有效工艺降低饮用水中DBPs浓度成为目前研究的热点之一。T.Ramn等运用基于紫外-过氧化氢的预氧化法(AOP),结合生物活性炭技术处理饮用水中的DBPs、TOC和UV254,与未经处理的原水相比,这3种污染物质的浓度分别减少了43%、52%和59%,去除效果明显。刘军等实验证明,臭氧-活性炭工艺是去除饮用水中微量邻苯二甲酸酯的有效方法。2002年10月上海杨树浦水厂和南市水厂,采用BAC技术处理原水,各项出水指标均达到了国际先进水平。 1.2用于生活污水处理 H.Fr.Schroder采用O3-BAC法处理城市生活污水,实验结果表明:该技术对烷基苯化合物及其降解产物等极性化合物的去除效率更好。施红等探讨了粒状生物活性炭(GBAC)和固定粉状生物活性炭(IPBAC)对生活废水中CODMn的处理效果。结果表明,GBAC和IPBAC中微生物的生长(UV254)与运行周期密切相关。GBAC和IPBAC运行初期,炭表面的生物膜逐步形成,微生物不稳定,从而导致UV值波动较大。随着运行周期的延长,生物膜生长逐步趋于稳定。随着炭层高度的增长,生物活性炭对COD的去除率也提高。GBAC与IPBAC对CODMn都有很高的去除率,但GBAC对CODMn的去除率高于IPBAC。陆德滨用生物活性炭方法处理洗浴污水,出水的pH、SS、COD、BOD5、合成洗涤剂等各项指标均能达到排放标准。 1.3用于工业废水处理 1.3.1印染废水 印染废水水量大、有机污染物含量高、色度深、水质变化大,是难处理的工业废水之一。G.M.Walker等研究了生物活性炭搅拌池反应器对印染废水的处理效果,并对生物砂床+单纯活性炭、BAC、生物砂床、单纯活性炭吸附及单纯生物降解等工艺进行了平行对比实验。试验结果见表1。结果表明,5种处理方法均能起到脱色作用,但是过了初始阶段,生物活性炭对染料的去除率明显高于其他方法。田晴等采用上流式曝气生物活性炭法处理印染废水二级生物处理出水,利用TTC-脱氢酶活性(DHA)法监测了生物活性炭反应器内的活性分布,同时利用该法证明了活性炭的吸附功能对附着生物膜活性的影响,以及反应器反冲洗对生物膜活性的影响,为生物活性炭法有效地去除印染废水中难降解的有机物提供了理论依据。 表1 不同工艺对染料废水中染料的去除速率mg/h 注:V o为染料去除速率;TB4R为酸性蓝,TB2R为酸性红,TO3G为酸性橘黄。 1.3.2含油废水 李伟光等采用人工固定生物活性炭处理含油废水,油去除效率达80%～95%,COD平均去除率达53%,出水油质量浓度小于5mg/L,试验结果表明,该工艺对污染物的去除效果明显高于颗粒活性炭和传统的二级气浮工艺。李安捷等用果壳颗粒活性炭为载体的内循环流化床反应器工艺,在好氧条件下净化采油废水。结果表明,果壳粒状活性炭投加质量分数为15%时处理效果较好,最优化水力停留时间为5h。借助有机物的表征参数COD、UV254、UV410、有机酸以及GC/MS分析方法对该工艺净化采油废水中的有机物能力进行了研究。结果表明,其对COD的去除率为25%~45%,UV254、UV410和有机酸的平均去除率分别为85.9%、73.6%和51.5%,油去除率达100%,但很难去除长链烷烃。研究还发现,由于采油废水中含有某些高浓度的无机离子,如Ca2+、Cl-,占据了活性炭吸附活性中心,从而对活性炭吸附和降解有机物的性能产生不利影响,采油废水温度较高也是影响生物活性炭处理效果的一个因素。 1.3.3制药废水 制药废水一直是废水处理中的难题,其含有机物种类多、浓度高、色度深、固体悬浮物质浓度高、组分复杂,且含有许多难降解物质和抑制细菌生长的抗生素。比利时Gent大学研究的生物活性炭过滤器系统(BACOF)在处理制药废水上取得了良好的效果,制药厂废水经生化处理后,若再经BACOF工艺处理,则出水对鱼类无毒害作用。P.A.CBonné等采用活性炭生物膜(BACF)法与反渗透法组合处理含杀虫剂的污染水,对杀虫剂的去除效率高达99.5%,且O3-BACF的作用明显减轻了反渗透膜的污染问题,处理效果优良且稳定。R.Vahala等研究了臭氧-双级活性炭法,结果表明其对废水中可同化有机碳(AOC)的处理效果更好(出水AOC<10μg/L)。胡妙生采用厌氧生物活性炭流化床处理制药厂生产氯苯胍和络硝咪唑两个车间的排放液。试验结果表明,相对于其他厌氧工艺,该工艺停留时间短,耐冲击负荷大,在高进水负荷下出水稳定,COD去除率达80%以上。某制药厂废水经BACOF处理后的效果见表2。
影响活性炭吸附能力的三大主要因素
活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，影响活性炭吸附能力的因素也较多。活性炭吸附能力的影响因素主要有以下三点： 一、活性炭的性质 由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好;活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素;此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。 二、吸附质(溶质或污染物)的性质 同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。 (一)溶解度 对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。 (三)极性 活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。 (四)吸附物的浓度 吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因此吸附质(溶质)的浓度变化，活性炭对该种吸附质(溶质)的吸附容量也变化。 三、溶液pH 由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。在实际应用中，通过试验确定最佳pH值范围。 水处理分为上水处理和下水处理：
上水通常指生活用水、工业用水、纯水等经过人工处理后使用的水；下水通常指生活污染水、工业污水等。1.上水的活性炭处理：20世纪末我国有些水厂开始应用臭氧与活性炭滤池联合使用的生物活性炭法。实践表明，有如下作用： 能去除水中容解的有机物；能降低UV的吸收值，降低水中总有机碳（total otganic carbon,TOC)、化学需氧量及氯的含量；能将低进水中三卤甲烷前体；对色度、铁、锰、酚有去除效果；能使致实验为阳 性的水分显阴性。韩研活性炭采用先进的水质深度处理技术，结合城市自来水使用分配的实际情况，将椰壳活性炭投入小型、高效，且能去除致癌、致突变、致畸等污染物的净化装置，以自来水为原料作更深度的加工，保证饮用水的高质量。这样既确保了居民的健康，又在居民经济承受范围之内。2.下水活性炭处理：1953年发生在日本的水俣病事件，就是含甲基汞工业废气污染水体，使水俣湾打批居民发生神经性中毒的公害大事。韩研活性炭上引入聚硫脲有利于提高对汞吸附能力。该活性炭对汞的吸附能力最佳。含二氯乙烷的废水可以用活性炭柱吸附，饱和后用蒸汽再生，蒸汽冷凝后分成去水，常可定量地回收二氯甲烷。 xx公司相关产品介绍： 水处理活性炭系列介绍 污水处理粉末活性炭http: 煤质污水处理活性炭http: 果壳净水活性炭http:
生物活性炭技术在水处理中的运用分析
生物活性炭技术在水处理中的运用分析 摘要：面对日益紧缺的水资源和水资源的严童浪费，我国加大了水资源的投资力度。尤其是在水处理方面的投资力度较大。是由于我国是人口大国又是水资源贫乏的国家，必须加大水处理的力度，才能确保国民生产生活用水的需求。所以，文章开头对生物活性碳技术在水处理中的运用进行了概述，然后对生物活性炭技术的吸附和降解作用进行了分析，再对生物活性炭技术在水处理中的运用进行了分析，最后对生物活性炭技术在水处理中的发展趋势进行了展望。 关键词：生物活性炭技术；水处理；运用；分析 前言：生物活性炭技术具有很强的净水能力，被广泛的应用在各行各业的水处理工程之中。笔者结合具体实际，谈谈生物活性炭技术在水处理中的运用。 1 概述水处理中的生物活性炭技术 水处理是基于节约水资源的目的。为人民的生产生活用水需要提供使利而开展的水资源净化处理工作，具体来说，就是借助物理和化学技术，去除人们生产生活需要用水中的有害物质的工程。为达到某种特殊用水的需要，通过沉降、过滤、混凝、絮凝、缓蚀、阻垢等方式进行水质调理。而水处理中的生物活性炭技术，主要是把粒状活性炭作为载体，采取富集、人工的方式工固定化微生物，继而在活性炭的表而出现生物膜，借助活性炭吸附和生物膜降解的职能出群水中的有害物质，与此同时，生物膜还会由于被活性炭的吸附和生物降解作用下的有害物质还能实现生物活性炭的再生，进而延长活妞炭的使用周期，提高水处理效率。 2 生物活性炭技术特有的优势 2.1活性炭吸附作用 活性炭吸附作用基于活性炭的固休表面的孔洞较多的特点，吸附并去除水体中的有害杂质，达到净化水质的目的。通常情况下，活性炭的吸附作用有效范围在有机物分子量五一百到一千的范围之内。活性炭孔径分布、有机物极性、分子大小是影响活性炭的吸附作用大小的三个因素，大小统一的有机物溶解度、亲水性与活性炭对其的吸附性成反比。 2.2生物降解作用 生物降解作用是基于微生物群体具有的新陈代谢特点，微生物氧化分解有害物质的过程中国得到营养与能力，与此同时，水中的有害物质的化学结构随之改变，在改良有害物质的物理和化学性能的同时去除有害杂质，并实现活性炭的再生。 2.3生物活性炭技术特有的优势