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粉末活性炭廢水處理實(shí)驗(yàn)研究論文
自從1972年美國杜邦公司開發(fā)了一種向活性污泥系統(tǒng)中投加粉末活性炭技術(shù)以來，許多研究人員對其工藝流程、強(qiáng)化機(jī)理、處理對象等進(jìn)行了探討。1978年由美國學(xué)者米勒(G．W．Miller)和瑞士Ｒ．G．Ｒice首次提出，生物活性炭(BiologicalActivatedCarbon)概念，生物活性炭是用來去除水中有機(jī)污染物的一種新工藝，利用具有巨大比表面積及發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)的活性炭，對水中有機(jī)物及溶解氧有強(qiáng)的吸附特性，使其成為微生物集聚、繁殖生長的良好場所，在適當(dāng)?shù)臏囟燃盃I養(yǎng)條件下，同時(shí)發(fā)揮活性炭的物理吸附作用和微生物生物降解作用的水處理技術(shù)。目前普遍認(rèn)為生物活性炭法作為一種低能耗、無污染的綠色處理技術(shù)，在當(dāng)今污水處理中的應(yīng)用越來越廣泛。
1實(shí)驗(yàn)部分
1．1實(shí)驗(yàn)藥劑與儀器
重鉻酸鉀、七水硫酸亞鐵、鄰菲羅啉、六水硫酸亞鐵氨、濃硫酸、氫氧化鈉、鹽酸等均為化學(xué)純。COD恒溫加熱器、JA1003N析天平、COD瓶、500mL量筒、移液管、容量瓶、洗瓶、冷凝管、比色管、錐形瓶等。
1．2實(shí)驗(yàn)裝置與材料
試驗(yàn)反應(yīng)器由曝氣機(jī)、曝氣頭、量筒等組成。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。實(shí)驗(yàn)水樣來源:某廠區(qū)的生活污水(COD約650mg/L，氨氮約30mg/L);粉末活性炭:某活性炭生產(chǎn)廠家;活性污泥:濟(jì)南長清西區(qū)污水處理廠曝氣池好氧污泥。
1．3測試指標(biāo)和測試方法
CODcr:重鉻酸鉀氧化法;色度:鉑鈷比色法;沉降比(SV30):國標(biāo)法。1．4實(shí)驗(yàn)方法(1)首先采用常規(guī)活性污泥法對該生活廢水進(jìn)行處理，研究活性污泥對廢水的處理效果;(2)研究粉末活性炭對廢水中污染物的作用;(3)向活性污泥中投加一定量的粉末活性炭對廢水進(jìn)行處理，比較其處理效果;(4)探究粉末活性炭強(qiáng)化活性污泥對廢水COD的去除及粉末活性炭的最佳投加量;(5)探究粉末活性炭強(qiáng)化活性污泥對污泥性能的影響。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2．1粉末活性炭強(qiáng)化效果的比較
取3只500mL量筒，分別加入400mL廠區(qū)生活廢水，然后分別加入一定量的活性污泥、粉末活性炭、活性污泥和粉末活性炭后對各個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行曝氣，每隔6h測量一次COD，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖2我們可以看出，粉末活性炭對廢水COD的去除開始速度很快，18h去除率達(dá)到20%，隨著時(shí)間的延伸去除率趨于平緩，說明活性炭吸附容量慢慢接近飽和�；钚蕴课叫Ч麑OD的去除率最終可以達(dá)到20%�；钚晕勰喾▽OD的去除率隨時(shí)間增加而增加，反應(yīng)30h后基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，去除率穩(wěn)定在70%。投加粉末活性炭的活性污泥系統(tǒng)對COD的去除率可達(dá)到90%，在一定時(shí)間內(nèi)投加粉末活性炭的系統(tǒng)去除率明顯高于粉末活性炭系統(tǒng)和活性污泥系統(tǒng)之和。因此可以看出粉末活性炭可以有效強(qiáng)化活性污泥對廢水的處理效果。
2．2粉末活性炭投加量對COD去除率的影響
分別將10、30、50、100mg的粉末活性炭加入到含有活性污泥的500mL量筒中，加入400mL廠區(qū)生活污水進(jìn)行曝氣。每隔6h測量一次COD，記錄數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由圖3我們可以看出，粉末活性炭的投加量對活性污泥的強(qiáng)化處理效果有一定的影響。隨著活性炭粉投加量的增加，廢水的COD去除率越高。但當(dāng)粉末活性炭投加量到一定程度時(shí)，其去除率提高幅度將不明顯。從圖可以看出，粉末活性炭投加量在30mg/L時(shí)，曝氣反應(yīng)30h后COD去除率基本達(dá)到90%。綜合考慮比較經(jīng)濟(jì)成本，粉末活性炭的添加量控制在30mg/L時(shí)處理成本較低，效果較好。
2．3粉末活性炭對廢水色度去除的影響
分別將10、30、50、100mg的粉末活性炭加入到含有活性污泥的500mL量筒中，加入400mL廠區(qū)生活污水進(jìn)行曝氣。每隔6h測量一次廢水色度，記錄數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。粉末活性炭的投加量對活性污泥的強(qiáng)化處理效果有一定的影響，隨著活性炭粉投加量的增加，廢水的色度降低越快。此階段可能主要為粉末活性炭對廢水的吸附作用，使得廢水色度下降較為迅速。但當(dāng)粉末活性炭投加量到一定程度時(shí)，其色度降低幅度將不明顯，從圖可以看出，粉末活性炭投加量在50mg/L時(shí)，曝氣反應(yīng)15h后色度趨于平衡，15h后色度的持續(xù)降低為粉末活性炭的強(qiáng)化作用。
2．4粉末活性炭對活性污泥性能的影響
將不同量的粉末活性炭加入到含有活性污泥的實(shí)驗(yàn)裝置中，加入400mL廠區(qū)生活污水進(jìn)行曝氣反應(yīng)12h后停止曝氣，靜置30min后，記錄廢水沉降比SV30記錄數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出隨著粉末活性炭投加量的增大，活性污泥的沉降速度逐步提高，污泥沉降比逐步下降。當(dāng)粉末活性炭投加量達(dá)到100mg/L時(shí)沉降比達(dá)到50%以下，效果較為明顯，因此活性污泥系統(tǒng)中投加粉末活性炭可以有效提高系統(tǒng)的泥水分離和污泥濃縮效果，減少二沉池的體積、初期土建投資。
3結(jié)論
(1)在活性污泥中投加粉末活性炭相比較單獨(dú)的粉末活性炭或活性污泥法對廢水的處理效果更好，COD去除率達(dá)到90%，因此可以說明粉末活性炭有效的強(qiáng)化了活性污泥，提高廢水的處理效果。(2)粉末活性炭強(qiáng)化活性污泥的最佳實(shí)驗(yàn)條件為粉末活性炭的投加量為30mg/L。(3)粉末活性炭強(qiáng)化活性污泥法對廢水的色度的去除效果較為明顯。(4)隨著粉末活性炭的投加量的增大，活性污泥的沉降速度逐步提高，污泥沉降比逐步下降。
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