環(huán)境友好的活性炭處理技術去除水污染物作者：應維琪

EnvironmentalFriendlyActivatedCarbonProcessesforRemovingWaterPollutants

環(huán)境友好的活性炭處理技術去除水污染物應維琪

客座教授

資源與環(huán)境工程學院

吸附技術研究室

華東理工大學

(上海2010.5.7)全球華人科學家環(huán)境論壇報告內(nèi)容活性炭水處理技術的環(huán)境友好優(yōu)勢活性炭液相吸附技術概念簡單有效的活性炭選用方法

吸附容量指標選炭法

微型快速穿透實驗方法活性炭吸附工藝去除危險化學物質(zhì)生物活性炭技術設計一個環(huán)境友好的活性炭水處理工藝活性炭水處理技術的環(huán)境友好優(yōu)勢它可以達到徹底去除污染物的目的，使出水中個別污染物濃度符合嚴格的排放標準(如<1ppb)。依需要而增加處理單元，節(jié)省建設費用及場地。出水中不會有剩余的氧化劑或有害的反應副產(chǎn)物。炭塔中的微生物在長期馴化和有利的生長條件下，有可能去除POPs，而達到生物活性炭的長期處理功能。高效的生物活性炭對于前處理及外加溶氧的需求遠低于其他常用的微生物降解處理工藝。

活性炭水處理工藝1.可行性研究（feasibilitystudy）：

對多種活性炭進行容量實驗，獲取活性炭對于目標化合物的吸附容量與平衡濃度的關系，并用適當?shù)奈侥Ｊ奖硎境鰜恚员阌诒容^各種活性炭在特定濃度的吸附容量，作為粗(初）選炭型的依據(jù)。2.處理性研究（treatabilitystudy）：

對于初選的各種炭型開展穿透實驗，確認最佳炭型，得到活性炭的吸附容量利用率，估計活性炭吸附處理的成本，作為與其他處理工藝比較的依據(jù)。

活性炭吸附實驗裝置

吸附容量實驗

穿透實驗活性炭吸附性能指標定義與預測功能

指標定義預測功能苯酚值在平衡濃度為20mg/L的苯酚溶液中，1克活性炭所吸附的苯酚量（mg/g）對極性小分子有機化合物的吸附量,<1nm微孔數(shù)量碘值在平衡濃度為0.02M的碘溶液中，1克活性炭所吸附的碘量（mg/g）對非極性小分子有機化合物的吸附量,總內(nèi)孔比表面積，1-1.5nm微孔數(shù)量甲基藍值在平衡濃度為1mg/L的甲基藍溶液中，1克活性炭所吸附的甲基藍量（mg/g）對中-大分子有機化合物的吸附量,1.5-2.8nm小孔數(shù)量丹寧酸值在平衡濃度為2mg/L的丹寧酸溶液中，1克活性炭所吸附的丹寧酸量（mg/g）對大分子有機化合物的吸附量,>2.8nm小孔數(shù)量活性炭性能指標-酚值

活性炭性能指標-丹寧酸值

國內(nèi)外活性炭吸附性能指標吸附性能指標選炭方法的應用

(MTBE)

ActivatedCarbonPhenolNo.IodineNo.MethyleneBlueNo.TannicAcidNo.ShanghaiB81.0111431342.3Shanghai18,cylinder77.110682439.23Shanghaicoconutshell2ShanghaifruitshellB1111033307105吸附性能指標選炭方法的應用

(雙酚A)ActivatedCarbonPhenolNo.IodineNo.MethyleneBlueNo.TannicAcidNo.ShanghaiB81.0111431342.3Shanghai18,cylinder77.110682439.23Shanghaicoconutshell2ShanghaifruitshellB1111033307105吸附性能指標選炭方法的應用

(腐殖酸)

ActivatedCarbonPhenolNo.IodineNo.MethyleneBlueNo.TannicAcidNo.ShanghaicoconutshellA109120232716.4ShanghaifruitshellA1131012292113Taixi8×3074.69022048.10TaixiZJ-15A,cylinder76.393325614.9HuahuiB74.888727295.8XinhuaPJ8×3077.6101725450.9活性炭吸附穿透實驗實驗規(guī)?？沾餐Ａ魰r間用炭量活性炭粒徑壓力微型5-30sec<2g粉碎、篩分，100-200目2-4大氣壓力小型與實際活性炭吸附柱相同>5g原顆粒活性炭常壓縮小式傳統(tǒng)型與實際活性炭吸附柱相同>100g原顆?；钚蕴砍罕椒由锘钚蕴康墓δ?/p>

活性炭不僅對有機物有吸附作用，而且能為微生物生長提供載體，使吸附的有機物質(zhì)得以生物降解。由此可以不斷地空出一些吸附表面以供繼續(xù)進行吸附過程，使得炭床的使用壽命延長。水中一些較難降解的有機物因吸附而在活性炭內(nèi)表面富集，延長了有機物與微生物的接觸時間，為微生物的馴化提供了有利條件，因而使得難降解物質(zhì)得以去除。生物活性炭工藝生化二級處理工藝的替代單元（活性污泥和生物濾池），這是上世紀70年代發(fā)展BAC工藝的初衷，由于實際運行時經(jīng)常遇到許多操作困難，而限制了其在該領域的應用。作為三級深度處理,去除中水中POPs，可以得到良好的效果，可望廣泛應用。去除地下水中的微量有機污染物(如MTBE、BTEX等)，可望廣泛應用。

生物活性炭應用實例美國加州Lathrop地下水中三種微量有機污染物：氯二溴丙烷（dibromochloropropane,DBCP)二溴化已烯(ethylenedibromide,EDB)環(huán)丁砜(sulfolane)小型生物活性炭床處理遠行比較

10gF-400,EBCT:Col.1=15min,Col.2=22min,Col.3=36min;feed:1mg/Lsulfolanewith10mg/LsucroseinthefeedforCol.2&3

第125天出水樣品的GC圖生物活性炭技術長期實地應用效果

2個20噸活性炭床每日處理4000噸地下水Shell生物活性炭工藝去除地下水中MTBE(美國，加州，洛杉磯)參數(shù)第一組處理系統(tǒng),平均濃度第二組處理系統(tǒng),平均濃度進水出水進水出水MTBE，μg/L872<11192<1TBA,μg/L75<1099<10石油烴，μg/L325<100495<100總芳香烴，μg/L9

<1<1<1總有機碳，mg/L0.85<0.51.20.65總溶解性固體,mg/L200190280270堿度，mg/LCaCO38280140140

Shell生物活性炭工藝運行成果

生物活性炭柱長期運行情況

(進水苯＝10-100mg/L,EBCT＝3.2-1.6min)

實驗數(shù)據(jù)還印證了生物活性炭的溶氧消耗量遠小于傳統(tǒng)好氧微生物降解法

生物活性炭柱長期運行情況

(進水鄰二甲苯,苯＝10mg/L,EBCT＝3.2-1.6min)Fenton氧化-BAC組合工藝處理焦化廠生化出水

EBCT=40min,flow=0.8ml/min,20mg/LH2O2forDO,

presaturated&inoculated

Fruit,Coconut,Coal,spentCoalinA-DandnewCoalinE去氯活性炭塔廢炭的除氯性能

設計一個環(huán)境友好的活性炭水處理工藝

選擇最佳的活性炭炭型及吸附工藝。進行有效率的可處理性研究。選擇最佳的處理工藝條件。促使活性炭塔具備BAC功能,如此可以在不更換活性炭的情況下達到長期去除有機物、總氰等污染物的功效。發(fā)揮活性炭的催化性能優(yōu)勢,用來去除水中的余氯,使得活性炭能夠長期使用。

進行現(xiàn)場廢炭再生或利用商業(yè)性活性炭再生服務,使得廢炭能夠回用。

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應維琪

客座教授

資源與環(huán)境工程學院