一種新型煤基吸附劑在高濃化工廢水處理中的技術應用

于宗然(滄州綠源水處理有限公司，河北 滄州 061108)

1 研究背景

化工廢水與自然界相容性差，污染物降解的周期長達幾年甚至幾十年，對環境的破壞程度遠高于其他工業污水和生活污水。化工廢水是公認的難處理污水，其中高濃化工廢水是難中之難，難就難在其處理成本高昂，污水處理設施建得起、開不起，每噸高濃化工廢水動輒一兩百元的處理費用已經成為企業難以承受之重。即使在目前嚴苛的環保執法環境下，企業偷排現象仍然屢禁不止。探索和開發價廉、廣譜、高效的高濃度(高COD)化工廢水處理工藝迫在眉睫，直接關系到我國化學工業的可持續發展和生態文明建設。

2 新型煤基吸附劑的特點

煤基炭吸附劑既有良好的燃燒活性，又有對污水有機質較好的吸附性能，在整個系統中既是優異的鍋爐燃料，又是脫除污水中有機質的載體，而且化工廢水的有機質熱值較高。煤基炭吸附劑制備過程中，其副產品煤氣(熱值5500大卡左右)和焦油是價格比較高的燃料和基礎原料，副產品的收入可大大降低煤基炭吸附劑的制備成本(低于煤的采購價格)。

3 研究目標

本研究針對COD≥80000mg/L、含鹽量≥110000mg/L，其中氯化鈉與硫酸鈉比例為1:2的化工廢水，開發一套成本低廉、廣譜高效的煤基炭吸附劑制備、協同吸附法脫除廢水中COD、飽和煤基炭吸附劑能源化技術,使COD去除率達99.7%。分別建設低成本煤基炭吸附劑制備、低廉高效協同吸附法脫除COD、飽和煤基炭吸附劑能源化的研發平臺，形成一整套完善的高濃化工廢水COD脫除工藝。

4 研究任務

4.1 低成本煤基炭吸附劑的制備技術及循環化利用研究

開發具有吸附大、中分子量化工廢水的相應孔徑結構和表面活性的三類煤基炭吸附劑品種:大中孔比例為70%、中小孔比例為70%、小孔比例為70%；煤基炭吸附劑保留一定揮發分和灰分，具有較好的燃燒活性和絮凝、吸附表面活性；形成專門針對高濃化工廢水的低成本煤基炭吸附材料制備技術。

4.2 專用藥劑與吸附劑協同法去除污水中COD的技術研究

通過多級串聯的高效移動吸附床進行分級吸附脫除，配合煤基炭吸附劑，產生絮凝、截流、過濾、吸附的多重效果，使80000mg/L濃度的化工廢水COD去除率達99.7%，形成一套完善的脫除高濃化工廢水COD的工藝。

深入進行專用藥劑種類、配比、用量的研究，通過試驗對污水絮凝效果的觀察，初步確定混合藥劑的配方和投加量(40ppm)；煤基炭吸附劑吸附研究，主要進行吸附條件、吸附飽和時間、煤基炭吸附劑用量研究，通過觀察COD的去除效果，最終確定吸附的經濟時間、操作條件、煤基炭吸附劑用量(初步確定0.05t/t以下)，還要為煤基炭吸附劑制備過程中灰分的保留量提出要求;對加藥裝置進行研究，保證加藥均勻，加藥后的停留時間充分有效；對煤基炭吸附劑的添加量、添加品種、進水的流速等進行研究。通過觀察污水中去除COD的效果，對上述問題進行一一探索，兼顧技術與工程經濟的關系。

4.3 飽和煤基吸附劑清潔焚燒及能源化研究

研究飽和煤基炭吸附劑燃燒狀態，形成飽和煤基炭吸附劑與燃料配燒比例的數據，以及確定煤基炭吸附劑制備過程中揮發分的保留含量(初步定為10%左右)。通過優選清潔焚燒裝置及超低排放尾氣處理裝置，實現飽和吸附劑能源化、無害化處理。

5 解決的主要技術難點和問題分析

5.1 研制一種針對高濃化工廢水的低廉可用的新型煤基吸附劑

其技術難點為:

5.1.1 原料的優選與配比，制備出與專用藥劑相匹配的廉價煤基炭吸附劑，使新型煤基炭吸附劑性價比最優；

5.1.2 回收煤基炭吸附劑制備過程中各種副產品，通過出售給周邊企業獲得效益，進一步降低煤基炭吸附劑的成本。

5.2 研究協同吸附法去除COD工藝

采用多級吸附、串聯工藝對高濃化工廢水中的有機物進行吸附分離。首先通過添加適宜的藥劑，利用煤基炭吸附劑中灰分(鋁鐵硅等離子)的“吸附絮凝核”的協同作用，進一步封閉污水中的大分子親水基團，使水溶性的有機質生成沉淀，再與煤基炭吸附劑協同作用，使其產生絮凝、過濾、吸附多重效果，使出水COD由80000mg/L降低到240mg/L以下。其技術難點在于:配套協同專用藥劑的優化以及對煤基炭吸附劑表面絮凝吸附活性提出技術要求。

5.3 對飽和煤基炭吸附劑燃燒狀態的研究。

形成飽和煤基炭吸附劑與燃料的配燒比例的數據以及清潔化焚燒的工藝，確定煤基炭吸附劑制備過程中揮發分的保留含量，確定真空脫水設備和操作條件，使熱回收效率達到75%以上。

6 結語

通過以上研究，可使傳統方法難以應對的高濃化工廢水實現低成本、高效處理，通過吸附劑制備過程資源化、污水處理的能源化，實現污水“變廢為寶”，解決了污水處理設施建得起、開不起的頑疾。

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