从表4可以看出,MCRB实验中2个较短EBCT(8.1、11.9 s)下的果壳炭柱,运行结束时吸附容量利用率均>100%,而原煤炭和混合炭则远低于果壳炭。按照理论计算,吸附容量利用率最大应为100%,而表4计算出现大于100%,这表明可能是由于低炭量部分的实验数据误差导致了图1中果壳炭Freundlich吸附等温方程拟合曲线低估了对印染废水COD的吸附容量。在评估活性炭的使用情况时,单以吸附容量或4项指标作为选用处理成分复杂水样的依据是不够的,由于个别点的误差会影响吸附容量的计算;理论活性炭用量及活性炭床使用天数更是需要以吸附穿透实验来印证。MCRB实验的操作简便易行、取样点多,可弥补吸附容量实验中个别样品失误产生较大偏差的缺点。
各活性炭的MCRB曲线均显示出水穿透后(COD>50 mg/L),曲线上升速度减缓。在深度处理的要求下,使用活性炭床串联的工艺可以减少活性炭用量[4]431。用后置炭床保证出水符合排放或回用标准,则前置炭床的吸附容量能够在较大出水浓度下充分利用[4]432。表3中估算的果壳炭炭床理论利用天数为8.5 d,因此1个大中型炭柱中的EBCT为20 min的果壳炭床至少可以连续使用8 d才需更换新炭。而后置炭床的串联会保证出水在8 d后继续达到排放标准(COD<50 mg/L)。另外,若印染废水生化出水中的微生物被截留负载于活性炭上,富集、驯化和繁殖,进而降解水中POPs,形成生物活性炭(BAC)的功能,在此情况下活性炭床能够长期使用,大幅度地提高其深度处理的效益[11,12]。
3·结 语
(1)在应用活性炭吸附技术时,苯酚值、碘值、甲基蓝值和丹宁酸值4种性能指标可有效筛选出吸附性能较好的活性炭,从而高效地进行吸附处理研究。通过性能指标测试,筛选出丹宁酸值较高但材质不同的3种活性炭(混合炭、原煤炭和果壳炭)以开展后续研究。
(2)批式吸附容量实验可获得活性炭对印染废水成分的平衡吸附容量,由此为依据可初步判断混合炭、原煤炭和果壳炭深度处理印染废水生化出水是可行的。
(3)利用MCRB技术进行活性炭吸附穿透实验,可敲定最佳炭型及最经济的吸附处理工艺;MCRB曲线和计算结果表明,果壳炭在3种备选炭中COD去除率和活性炭吸附容量利用率最高。
(4)批式平衡实验估算活性炭吸附容量可应用于实际水样有限的情况,但MCRB方法取样点多,可避免批式平衡实验因个别点偏差而影响预测结果的问题,简便易行。
(5) 1个大中型炭柱中的EBCT为20 min的果壳炭床至少可以连续使用8 d才需更换新炭,而后置炭床的串联会保证出水在8 d后继续达到GB4287—1992中一级排放标准(COD<50 mg/L)。
各活性炭的苯酚值、碘值、甲基蓝值和丹宁酸值见表2。根据表2,筛选出丹宁酸值较高但材质不同的3种活性炭(混合炭、原煤炭和果壳炭)以开展后续研究。
2.2 活性炭对印染废水生化出水中COD的吸附容量
从图1可以看出,吸附等温线斜率均较大;随着COD平衡浓度的增大,混合炭、原煤炭和果壳炭对COD的吸附容量也增大。
根据图1,Freundlich吸附等温方程及预测活性炭用量的计算见表3。从表3可以看出,混合炭、原煤炭和果壳炭对COD最大吸附容量都在100mg/g以上,因此混合炭、原煤炭和果壳炭深度处理印染废水生化出水是可行的。
2.3 MCRB曲线
不同EBCT下混合炭、原煤炭和果壳炭的MCRB曲线见图2至图4(其中,BN为床体积数;c为COD质量浓度(mg/L)),MCRB实验结果的计算和汇总见表4。从图2至图4可以看出,混合炭、原煤炭和果壳炭在不同EBCT下的运行情况基本一致;随着EBCT的延长,混合炭、原煤炭和果壳炭的COD去除率都有所增加。在出水COD为50 mg/L时,计算所得的吸附容量利用率仅为全部运行期间的一部分,且趋势相同。穿透数据也证明,无论是在运行结束还是出水COD达到50mg/L,果壳炭的COD去除率和吸附容量利用率均优于混合炭和原煤炭。
从表4可以看出,MCRB实验中2个较短EBCT(8.1、11.9 s)下的果壳炭柱,运行结束时吸附容量利用率均>100%,而原煤炭和混合炭则远低于果壳炭。按照理论计算,吸附容量利用率最大应为100%,而表4计算出现大于100%,这表明可能是由于低炭量部分的实验数据误差导致了图1中果壳炭Freundlich吸附等温方程拟合曲线低估了对印染废水COD的吸附容量。在评估活性炭的使用情况时,单以吸附容量或4项指标作为选用处理成分复杂水样的依据是不够的,由于个别点的误差会影响吸附容量的计算;理论活性炭用量及活性炭床使用天数更是需要以吸附穿透实验来印证。MCRB实验的操作简便易行、取样点多,可弥补吸附容量实验中个别样品失误产生较大偏差的缺点。
各活性炭的MCRB曲线均显示出水穿透后(COD>50 mg/L),曲线上升速度减缓。在深度处理的要求下,使用活性炭床串联的工艺可以减少活性炭用量[4]431。用后置炭床保证出水符合排放或回用标准,则前置炭床的吸附容量能够在较大出水浓度下充分利用[4]432。表3中估算的果壳炭炭床理论利用天数为8.5 d,因此1个大中型炭柱中的EBCT为20 min的果壳炭床至少可以连续使用8 d才需更换新炭。而后置炭床的串联会保证出水在8 d后继续达到排放标准(COD<50 mg/L)。另外,若印染废水生化出水中的微生物被截留负载于活性炭上,富集、驯化和繁殖,进而降解水中POPs,形成生物活性炭(BAC)的功能,在此情况下活性炭床能够长期使用,大幅度地提高其深度处理的效益[11,12]。
3·结 语
(1)在应用活性炭吸附技术时,苯酚值、碘值、甲基蓝值和丹宁酸值4种性能指标可有效筛选出吸附性能较好的活性炭,从而高效地进行吸附处理研究。通过性能指标测试,筛选出丹宁酸值较高但材质不同的3种活性炭(混合炭、原煤炭和果壳炭)以开展后续研究。
(2)批式吸附容量实验可获得活性炭对印染废水成分的平衡吸附容量,由此为依据可初步判断混合炭、原煤炭和果壳炭深度处理印染废水生化出水是可行的。
(3)利用MCRB技术进行活性炭吸附穿透实验,可敲定最佳炭型及最经济的吸附处理工艺;MCRB曲线和计算结果表明,果壳炭在3种备选炭中COD去除率和活性炭吸附容量利用率最高。
(4)批式平衡实验估算活性炭吸附容量可应用于实际水样有限的情况,但MCRB方法取样点多,可避免批式平衡实验因个别点偏差而影响预测结果的问题,简便易行。
(5) 1个大中型炭柱中的EBCT为20 min的果壳炭床至少可以连续使用8 d才需更换新炭,而后置炭床的串联会保证出水在8 d后继续达到GB4287—1992中一级排放标准(COD<50 mg/L)。
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