活性炭凈化技術在生活污水處理中的應用

王煥英

（廣東省惠州市梅湖水質凈化中心，廣東 惠 州516001）

1 引言

活性炭是生活污水處理中廣泛應用的一種吸附劑，分為粒狀及粉狀兩種。粉末活性炭在國內外污水處理中歷史久遠。活性炭制備的原材料隨處可見，包括果殼、木材、垃圾廢料等等，其中果殼是活性炭原料中的最佳選擇，但受其資源、貯存及集中等條件制約，價格太過昂貴。目前我國一直多方查找利用垃圾廢料等作為原材料制備活性炭的方法，已采用了核桃殼、竹材、煙桿等廢棄物作為原材料。下面，就幾點對活性炭在生活污水處理中的應用特點及優勢進行分析研究。

2 活性炭技術在處理生活污水中的重要性

隨我國經濟的飛速發展，水資源占有率與人口增長幅度越來越不成比例，城市經濟發展的同時也不同程度上對環境造成了污染，其中水資源的污染最為嚴重。我國目前所采用的化學加工方法、物理處理方法等傳統方法在使用中存在不同程度上的局限性。生物活性炭吸附凈化技術操作簡便，其性能也有突出表現，發展前景好。近年我國城市建設步伐不斷加快，同時也伴隨著大量未經過處理的生活污水直接排放，因此導致水污染的情況。

根據統計顯示，目前我國的城市生活污水排放量正以5%每年的速度逐年遞增，所以，當前治理生活污水是解決環境問題的首要目標。粉狀活性炭凈化技術對水進行處理的歷史已達70年之久，從美國第一次應用粉狀活性炭消除氯酚所帶來的嗅味至今，去除水中雜質的有效方式仍是活性炭凈化技術，其凈化效果已得到眾多國家首肯。

3 活性炭的作用機理

活性炭吸附水中雜質的過程相當繁雜，包括離子吸引力、分子作用力（范德華力）及化學雜和力等的共同作用，其中活性炭在加工過程中的差異也會導致其吸附力的不同。活性炭吸附法是利用活性炭的多孔特性，使水中一種或多種雜質被吸附在活性炭表面而去除的方法。如去除水中有機物、膠體粒子、微生物、余氯、嗅味等。吸附是由快速擴散與慢速擴散的兩種速率形式所構成，快速擴散可在幾小時內發揮超過60%至80%的吸附量，是溶質分子沿碳分子結構中阻力較小的大孔擴散的過程，當溶質分子進入連于大孔的細孔中時，由于其孔徑小所以受到很大阻力，從而造成擴散緩慢。活性炭其吸附量不但與比表面積有關聯，且與細孔的孔徑結構密不可分。大孔為溶質分子提供擴散渠道，使其進入細孔從而達到吸附的目的，故對于溶質分子的吸附力主要受大孔影響。水中所含的有機物不但有小分子，且有各式各樣的大分子，細孔所占的面積超過表面積的95%，吸附量的多少取決于細孔。因此，在生活污水的處理過程中，要選擇合適的活性炭來滿足不同吸附物的不同需求。溶質分子的吸附主要是分子作用力，即范德華力起關鍵性作用。不同的活性炭孔洞直徑大小以及分布區域不同，所以品種不一樣的活性炭對不同的溶質分子有不同的吸附能力。物理吸附與活性炭對溶質的親合力、溶質的溶解度、溶質分子大小、活性炭的細孔分布、表面積等因素有關。

4 活性炭凈化技術在生活污水處理中的應用

4．1 活性炭凈化技術處理生活污水的特點

活性炭共有幾類吸附方式，分別為固定床、接觸吸附、移動床及流動床方式4種。其中粉末活性炭的吸附方式只有接觸吸附一種，這也是其特點所在，粉末狀活性炭在對生活污水處理問題的過程當中，根據水質的不同情況加大計量投放，對于污水水質變動大的項目有特別好的效果。同時粉末活性炭也可根據不同需要，進行干投或濕投，濕投可處理應對一些日常污水問題，干投可作污水應急處理。同時也要根據原水中的水質的不同，特別是水中所含有機物的分子質量分布的不同，以此來確定粉末活性炭的炭種。在生活污水的應急處理中，可在沉降池前的原水進行活性炭的投放，進而使其充分接觸吸附，吸附飽和后可依靠沉淀的方式去除。粉狀活性炭在歐、美等國家城市污水處理中應用廣泛，美國在20世紀80年代初每年在對生活污水處理中所使用的粉狀活性炭約2．6×105t，且有逐年增長的趨勢。我國在20世紀60年代末期開始注意到水處理中除嗅、除味的問題。粉末活性炭在上海、合肥、哈爾濱、廣州的城市生活污水處理中都曾試用過。近些年，我國在粉末活性炭的研究和應用過程中逐漸加深認識，哈爾濱建筑大學、同濟大學等都對活性炭進行了深入研究，取得不少實用性成果。因為粉狀活性炭具有投放簡便、設備投資省的特點，價格便宜，溶質分子吸附速度快所以更適于舊廠改造，有節省成本、節省建筑面積以及對短期或突發性水質污染適應能力強等有利因素。

4．2 生物活性炭技術的應用

活性炭以其優良的吸附能力在生活污水處理中起到了舉足輕重的作用，其獨特的分子構架與比表活性、耐強酸耐強堿、耐高溫耐高壓等綜合性能備受人們矚目，在生活污水處理中的地位日益攀升。但活性炭也存在有吸附易飽和及再生成本高等一些列問題，為了有效解決這種問題，人們將生物降解廢料的原理與活性炭吸附原理相結合，創造了生物活性炭凈化技術。生物活性炭凈化技術囊括了生物降解及活性炭吸附兩種作用，不但增加了活性炭的飽和度，同時也強化了它的吸附性能，因此備受矚目。目前世界上眾多國家均已采用這項新技術，包括我國的一些企業在內，其中以歐美國家最為突出。

5 結語

由于隨社會經濟增長帶來的城市污水的逐年增加，活性炭技術也應不斷進行完善創新，在目前我國對活性炭凈化技術的運用當中，生活污水的處理問題得到妥善解決，對活性炭的應用技術也在不斷完善，希望僅以此文，為企業對生活污水處理提供參考。

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