粉末活性炭法去除焦化废水中的COD

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粉末活性炭法去除焦化废水中的COD

吴声彪,肖波,史晓燕,杨家宽,王秀萍,江建方

(华中科技大学环境科学与工程学院,湖北武汉430074)

[摘要]研究比较了粉末活性炭和柱状活性炭对焦化废水COD的去除效率,重点研究了粉末

活性炭不同粒径和投加量等因素对COD去除效率的影响。结果表明,与柱状活性炭相比,粉末活性炭对COD去除率有明显提高,COD的去除率可高达98.5%;同时,粉末活性炭对COD的去除率受其粒径大小、曝气与否及投加量等因素的影响。[关键词]活性炭;焦化废水;COD;吸附

[中图分类号]X703　　[文献标识码]A　　[文章编号]1006-1878(2004)07-0221-03

　　焦化废水成分复杂,且含有许多难以生物降解的芳香族有机物、杂环及多环化合物。目前我国焦化废水处理系统大多是采用一级处理和二级处理工艺,三级处理工艺使用较少。据对目前冶金企业的统计来看,焦化废水生化处理对于挥发酚及氰化物去除率较高,而对COD的去除率一般只能在80%以下,常常不能达到国家工业废水排放标准。为了探讨焦化废水处理的新途径,我们进行了活性炭直接处理焦化废水的研究,重点研究了活性炭粉末性状和处理工艺对焦化废水处理效果的影响。

淀罐与不锈钢砂滤罐将粉末活性炭和处理后水分离,并对出水进行分析和测定。

1　试验部分

1.1　试验材料

图1　活性炭处理焦化废水COD试验装置

1.鼓风机;2.流量计;3.不锈钢筒式反应器;4.不锈钢筒式

中间沉淀罐;5.不锈钢筒式砂滤罐;6.取样口;7.支架

水样:武钢(集团)公司焦化厂焦化废水,原水COD为800mg/L左右。

吸附剂:柱状活性炭,产地为河南许昌,尺寸为<2mm×4mm;粉末活性炭为自制,即将柱状活性炭用离心碾磨机粉碎,再用筛子筛选出不同粒径的粉末活性炭。1.2　试验装置

2　结果与讨论

2.1　粉末活性炭与柱状活性炭吸附效果比较

活性炭投加量为20g,焦化废水量为1000mL,

当曝气时间为5,15,30,60min时,粉末活性炭和柱状活性炭对焦化废水COD的去除率分别是.1%、91.2%、91.7%、92.2%和72.5%、75.5%、75.5%、77%,前者比后者平均高18%左右,见图2。由此可见,粉末活性炭对焦化废水COD的去除效率远高于柱状活性炭。

2.2　粉末活性炭去除焦化废水COD试验2.2.1　曝气对COD去除率的影响

试验装置主要由鼓风机(18m3/h)、流量计、不

锈钢筒式反应器(<200mm×200mm)、不锈钢筒式沉淀罐(<200mm×200mm)和不锈钢筒式砂滤罐(<100mm×350mm)组成。试验装置如图1所示。1.3　试验方法

本研究就曝气对粉末活性炭去除焦化废水COD[收稿日期]2003-12-11;[修订日期]2004-02-19

),男,湖北省汉川市人,华中科[作者简介]吴声彪(1962—

将1000mL蒸氨后焦化废水置于不锈钢筒式反应器中,再加入一定量的粉末活性炭,开动鼓风机,用流量计调节到所要求的进风量,进行曝气。在曝气的条件下,粉末活性炭和焦化废水充分混合,发生吸附反应。一定时间后,通过不锈钢筒式中间沉

技大学环境学院在读博士生,主要从事焦化污染治理技术的研究。

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2004年第24卷

的影响进行了试验。试验采用粒径为0.074mm的粉末活性炭对1000mL的焦化废水分别在不曝气(直接将粉末活性炭投入焦化废水中任其自然沉降)与曝气的条件下处理,在处理5,15,30,60min进行取样分析,结果如图3所示。在曝气与不曝气的条件下,粉末活性炭对焦化废水COD的去除率分别为.1%、91.2%、91.7%、92.2%和80.2%、80.1%、80.1%、81.6%。在其他条件相同的情况

处理1000mL焦化废水,试验结果如图4所示。

下,粉末活性炭对焦化废水COD的去除率在曝气的条件下较不曝气可以提高将近10%。究其原因是,不曝气时粉末活性炭在短时间内就自然沉降到反应器底部,粉末活性炭的孔隙结构和孔表面没有很好地利用,不能充分地接触吸附质,而在曝气搅拌的作用下,粉末活性炭与吸附质的接触几率大大地增加,因而提高了粉末活性炭对焦化废水COD的去除效率。

图4　粒径对COD去除率的影响

◆———粒径为0.3mm;■———粒径为0.09mm;

▲———粒径为0.074mm

从图4可以看出,粉末活性炭对COD的去除与粒径有关,粒径为0.09mm的粉末活性炭对焦化废水COD的去除率最高,在97.6%～98.5%,粒径为0.3mm的最低,在82.1%～84.5%,粒径为0.074mm的居中,在.1%～92.2%。由上述试验结果可见,粒径不是越大越好也不是越小越好。这是因为当粉末活性炭粒径太小时,活性炭的孔隙结构可能被破坏,吸附率降低;而粒径太大时,活性炭孔隙通道太长,吸附质在一定时间内难以完全深入其中,活性炭孔隙不能得到充分的利用,因而对焦化废水COD的去除率也不高。柱状活性炭对焦化废水COD的去除率不如粉末活性炭高的原因也就在于此。2.2.3　粉末活性炭投加量对COD去除率的影响

试验分别采用5,10,15,20g粒径为0.074mm的粉末活性炭在曝气条件下处理1000mL焦化废水,在处理5,15,30min时分别取样,结果如图5所示。

图2　粉末活性炭与柱状活性炭对COD去除率的比较

◆———颗粒活性炭(曝气);▲———粉末活性炭(曝气)

图3　曝气对COD去除率的影响

■———粉末活性炭(不曝气);▲———粉末活性炭(曝气)

2.2.2　粉末活性炭粒径对COD去除率的影响

试验结果已表明,粉末活性炭对焦化废水COD的去除率比柱状活性炭高,所以本研究进一步探讨了活性炭粒径大小对粉末活性炭出去焦化废水COD的影响。试验采用20g粒径分别为0.074,0.09和0.3mm的粉末活性炭,在曝气条件下分别

图5　粉末活性炭投加量对COD去除率的影响

◆———5g粉末活性炭;■———15g粉末活性炭;▲———20g粉末活性炭;×———10g粉末活性炭

从图5可以看出,随着粉末活性炭投加量的增加,焦化废水COD的去除率逐渐提高。当粉末活

增刊吴声彪等.粉末活性炭法去除焦化废水中的COD・223・

性炭投加量分别为5,10,15,20g时,在处理5min后,COD即可分别降到99.6,83.66,67.73,49.92mg/L,均达到工业用水国家二级排放标准。从经济角度考虑,采用适当的活性炭投加量,使焦化废水

COD达标排放即可。去除效果好;同时,粉末活性炭的颗粒不是越小越好,有一个最佳的尺寸范围。

b)在曝气的搅拌作用下,粉末活性炭对焦化废COD的去除效率较不曝气条件下明显提高。

c)粉末活性炭的投加量对焦化废水COD的去除效果也有明显的影响。随着活性炭投加量的增加,COD的去除率也明显提高,但从经济角度考虑,不宜采用过高的投加量,以降低成本。

3　结论

a)粉末活性炭较柱状活性炭对焦化废水COD