碳基吸附材料处理工业有机废水研究

贺运鸣

(山西省运城环境监测中心，山西 运城 044000)

以有机污染物为主的废水称为有机废水，不仅污染河流湖库水质，而且易致湖泊、水库等相对封闭性地表水体富营养化，是地表水污染防治的重点领域[1]。在石油、化工、制药、造纸、皮革、食品、酿造等行业工业废水和生活污水中，常见有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机质。污废水中，此类污染物以悬浮或溶解状态存在，如果将其分解，必须借助微生物降解作用，因微生物分解有机物过程中，需借助氧气，故被称为耗氧污染物[2-3]。这类污染物可导致地表水中溶解氧(DO)下降，影响鱼类和其他水生生物生长。当地表水中DO逐渐接近耗尽时，有机物将厌氧分解，产生硫化氢、氨、硫醇等刺激性气体，导致地表水水质恶化。

一般来说，工业和生活污废水中化学需氧量(COD)为300 mg/L～2 000 mg/L、氨氮质量浓度为25 mg/L～50 mg/L、石油类(动植物油)质量浓度为5 mg/L～20 mg/L，是水污染治理的重点[4]。据鲁奇炉渣处理气化废水相关研究资料结果表明，CODCr去除率41.9%，未尝试细渣处理气化废水及其他废水[5-6]。据活性炭吸附处理实验室高浓度有机废水相关研究资料结果表明，活性炭可一定程度吸附废水中有机污染物，但废水处理成本高。本文通过还原性气氛在高温下制作细渣型碳基吸附材料，利用不同柱长碳基吸附材料处理工业有色异味有机废水，观察CODCr及其吸光度变化，以碳基吸附材料投加量硏究废水处理效果。

1 试验材料及方法

1.1 试验仪器

YKRL型髙温管式炉，郑州安晟科学仪器有限公司；烧杯、玻璃棒，上海仪电科学仪器公司；吸附装置，自制；XC/WDC-PCUV型紫外可见全波长多功能水质分析仪，河北星联晨科技有限公司；DR1010型CODCr分析仪，上海哈希公司；氨氮分析试液，国药化学试剂公司。

1.2 碳基吸附材料

选取碳基吸附材料，在还原性气氛条件下，通过高温管式炉高温制得，并进行元素分析和工业分析，分析结果如表1所示。

表1 碳基吸附材料元素与工业分析基础物性分析①

由表1数据可知，该碳基吸附材料在气化炉中大部分可燃物已被燃烧，具有极高灰分。

1.3 碳基吸附材料理化性质

碳基吸附材料物理化学性质分析结果，见表2所示。

表2 碳基吸附材料理化性质分析

由表2可见，碳基吸附材料有较高碘吸附值和比表面积，说明其在还原性气氛下，经高温气化后，剩余飞灰与残余碳形成多孔结构物质，具有非常好的吸附能力。

1.4 废水水质分析试验

以内径30 mm、长700 mm柱形管为处理柱将不同浓度碳基吸附材料置入管底，制成处理柱，高度分别为0 cm、0.5 cm(6 g)、1.0 cm(12 g)、1.5 cm(18 g)、2.0 cm(24 g)；选某公司含甲苯工业废水，取废水混匀，以不同柱高碳基吸附材料进行吸附废水试验，测定吸附后溶液的吸光度、CODCr、氨氮浓度等数据。

2 结果及讨论

2.1 不同柱高吸附剂对吸光度影响

测定采用不同柱高吸附剂对废水吸附后溶液的吸光度，结果如图1所示。

由图1数据可知，随着碳基吸附材料柱高从0 cm增大到2.0 cm，吸附后溶液吸光度去除率从24.42%增加到64.28%，废液中杂质被吸收愈多。因为随着柱高的上升，使废液在碳基吸附材料中滞留的时间延长，故废液中杂质亦被吸收更多。

图1 碳基吸附材料柱高对吸光度影响

2.2 不同柱高吸附剂对CODCr与氨氮影响

测定采用不同柱高吸附剂对废水吸附后液体中CODCr与氨氮浓度的影响。废液中CODCr与氨氮去除率如图2。

从图2数据可见，随着碳基吸附材料柱高从0 cm增大到2.0 cm，CODCr与氨氮去除率均持续上升，CODCr去除率从32.02%增大到54.11%，氨氮去除率从16.95%增大到39.22%。

图2 碳基吸附材料柱高对CODCr与氨氮浓度影响

3 结论

本文采用碳基吸附材料对工业含苯有机废水进行了试验研究，取得了较好的效果。

1)采用碳基吸附材料可以有效处理工业含苯废水，脱色、去味效果明显。

2)随着碳基吸附材料投入量增加，即碳基吸附材料柱高从0 cm增大到2.0 cm，经碳基吸附材料处理后的废水溶液吸光度由24.21%升至64.28%，CODCr去除率由32.02%提高到54.11%，氨氮去除率由16.95%提升至39.22%。这是因为，碳基吸附材料多孔结构将废物吸收，随着滤饼增加，空隙更多，吸收污染物能力愈强。