石墨烯廢水處理及回用工藝研究

王 慶

（科盛環?？萍脊煞萦邢薰?，江蘇南京 210000）

石墨烯廢水處理及回用工藝研究

王 慶

（科盛環保科技股份有限公司，江蘇南京 210000）

針對石墨烯廢水處理工藝極少，且廢水處理不易達標的問題，介紹了一種廢水處理和回用系統。該系統包括：pH調節池、絮凝反應池、沉淀池、氣浮設備、多介質過濾器、活性炭過濾器、第一保安過濾器、超濾裝置、中間水箱、第二保安過濾器、反滲透裝置，經過處理后的廢水最終達到回用水要求，實現了資源的再利用。

石墨烯；廢水處理；回用；工藝研究

作為材料界的新星，石墨烯因具有極好的電學、力學、熱學以及光學性能，在半導體產業、光伏產業、鋰離子電池、航天、軍工、新一代顯示器等傳統領域和新興領域都將帶來革命性的技術進步。隨著批量化生產以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯（Graphene）作為一種新興材料，其產業化應用步伐正在加快，生產量逐漸增加。在產品生產過程中會產生大量生產廢水，如不處理，會對周邊環境造成極大的污染。然而，目前針對此類廢水的處理工藝極少，且廢水處理不易達標，對石墨烯廢水的處理亟不可待。

1 工藝介紹

如圖1所示，該石墨烯廢水處理和回用系統主要包括預處理單元和回用處理單元，其最終將石墨烯廢水經過處理后，進行回收再利用，不僅解決了石墨烯生產廢水處理的問題，而且節約了資源。

圖1 石墨烯廢水處理及回用工藝流程圖

1.1 預處理部分

主要是對廢水中量多、有害的雜質進行處理，其包括有依次連接的收集池、調節池、pH調節池、絮凝反應池、沉淀池、和氣浮設備和儲水池；相鄰設備之間通過管道連接，管道的質量要求根據石墨烯廢水的化學及物理性質決定，在此不作特別限定。其中，收集池為生產廢水的第一道集水設備，其內設置有提升泵，采用高開低停的控制方式，在收集池內廢水達到一定的液位后，提升泵才工作，將收集池內廢水輸送至pH調節池；pH調節池、絮凝反應池、沉淀池、和氣浮設備均為反應池，在池內廢水發生一系列反應（包括化學反應和物理反應），廢水經過預處理后進入儲水池。

基于上述預處理單元的部件，本實施例中，預處理的步驟如下：生產廢水（pH=2）首先進入格柵可有效去除石墨烯廢水中的較大懸浮物；出水進入收集池，收集池內設置了提升泵，通過液位控制泵高開低停；收集池出水經泵提升后進入調節池（當設備檢修或出現緊急情況時，手動切換出水閥門可進入事故池），進行水質水量的均衡調節，經泵提升后石墨烯廢水進入pH調節池，通過投加石灰乳（濃度：10%；投加量：0.04mL石灰乳/mL石墨烯廢水），將廢水pH調至9，同時，石灰乳可與石墨烯廢水中的草酸、鐵離子等進行反應，生成沉淀物；處理后廢水進入絮凝反應池，通過投加PAM絮凝劑（投加量：0.004 5mLPAM/mL石墨烯廢水），加速廢水中絮狀物的生成；出水進入沉淀池，進行泥水分離，將石墨烯廢水中的絮狀物去除；沉淀后出水進入氣浮設備，將廢水中上浮的懸浮物進行去除，為保證氣浮效果，可投加絮凝劑；氣浮處理后出水進入儲水池后進行后續回用處理單元。

在處理過程中，沉淀池和氣浮設備產生的污泥通過污泥處理單元進行處理，污泥處理單元包括有污泥池和脫水設備，污泥在污泥池內收集，經過脫水后制成泥餅外運。

1.2 回用處理單

對經預處理單元處理后的廢水進行更精細的處理，以使最終經過處理后的廢水滿足回用標準。回用處理單元包括依次連接的多介質過濾器、活性炭過濾器、第一保安過濾器、超濾裝置、中間水箱、第二保安過濾器、反滲透裝置，廢水在除中間水箱以外的其它部件中進行過濾處理。

基于回用處理單元的廢水處理步驟如下：儲水池處理后廢水經泵提升進入多介質過濾器；多介質過濾器內填級配石英砂及級配無煙煤填料（填料總高度為1 200mm，其中級配石英砂填料高度為800mm，無煙煤填料高度為400mm）用以除去大部分懸浮物、雜質及膠體，保證出水SDI≤4，同時，通過計量泵投加還原劑（加藥量：4×10-6）；出水進入活性炭過濾器，活性炭過濾器主要是利用粒狀活性炭的吸附機理來吸附水中的有機物和余氯，降低色度、細菌等?；钚蕴歼^濾器應保證出水余氯＜0.1×10-6；出水進入保安過濾器（濾芯規格，精度：5μm，長度：40英寸，材質：PP）去除大顆粒物質，對超濾膜起到保護作用；通過保安過濾器后進入超濾裝置（超濾膜采用外壓式中空纖維膜材質為PVDF）去除水中的懸浮物、膠體、微生物以及大分子有機物物質，出水水質達到濁度≤0.1NTU、SDI＜3，滿足反滲透的進水要求；出水進入中間水箱，該水箱保證反滲透進水水量，同時也作為超濾裝置、活性炭過濾器、多介質過濾器的反洗取水（水反洗強度：8L/（m2·s），反洗時間為3～5min）；經泵提升通過保安過濾器后進入反滲透裝置，反滲透出水達到回用水要求，實現回用目的。

在處理過程中，多介質過濾器的排污、活性炭過濾器的排污、超濾裝置的濃水和反滲透裝置的濃水通過管道回流至調節池內。

2 結束語

本工藝不僅能有效處理石墨烯廢水并達標排放，并且通過回用處理工藝，將廢水深度處理后進行回用，不僅達到排放標準，避免了環境污染問題，且水資源得到有效回收利用，彌補了現有水處理技術的空白。

Study on Graphene Wastewater Treatment and Reuse Technology

Wang Qing

Aiming at the problem that graphene wastewater treatment process is very few and diff cult to deal with，a waste water treatment and reuse system is introduced，which includes PH regulating tank，flocculation reaction tank，sedimentation tank，air f oatation equipment，multi-media f lter，Activated carbon f lter，the f rst security f lter，ultraf ltration device，the middle of the water tank，the second security f lter，reverse osmosis device，after treatment of the f nal wastewater to reuse water requirements to achieve the re-use of resources.

graphene；wastewater treatment；reuse；process study

TQ052

B

1003-6490（2016）11-0049-01

2016-09-30

王慶（1981—），男，江西南城人，工程師，主要從事污水處理與生態治理方面的技術研究及項目管理工作。