從表4可以看出,MCRB實(shí)驗(yàn)中2個(gè)較短EBCT(8.1、11.9 s)下的果殼炭柱,運(yùn)行結(jié)束時(shí)吸附容量利用率均>100%,而原煤炭和混合炭則遠(yuǎn)低于果殼炭。按照理論計(jì)算,吸附容量利用率最大應(yīng)為100%,而表4計(jì)算出現(xiàn)大于100%,這表明可能是由于低炭量部分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差導(dǎo)致了圖1中果殼炭Freundlich吸附等溫方程擬合曲線(xiàn)低估了對(duì)印染廢水COD的吸附容量。在評(píng)估活性炭的使用情況時(shí),單以吸附容量或4項(xiàng)指標(biāo)作為選用處理成分復(fù)雜水樣的依據(jù)是不夠的,由于個(gè)別點(diǎn)的誤差會(huì)影響吸附容量的計(jì)算;理論活性炭用量及活性炭床使用天數(shù)更是需要以吸附穿透實(shí)驗(yàn)來(lái)印證。MCRB實(shí)驗(yàn)的操作簡(jiǎn)便易行、取樣點(diǎn)多,可彌補(bǔ)吸附容量實(shí)驗(yàn)中個(gè)別樣品失誤產(chǎn)生較大偏差的缺點(diǎn)。
各活性炭的MCRB曲線(xiàn)均顯示出水穿透后(COD>50 mg/L),曲線(xiàn)上升速度減緩。在深度處理的要求下,使用活性炭床串聯(lián)的工藝可以減少活性炭用量[4]431。用后置炭床保證出水符合排放或回用標(biāo)準(zhǔn),則前置炭床的吸附容量能夠在較大出水濃度下充分利用[4]432。表3中估算的果殼炭炭床理論利用天數(shù)為8.5 d,因此1個(gè)大中型炭柱中的EBCT為20 min的果殼炭床至少可以連續(xù)使用8 d才需更換新炭。而后置炭床的串聯(lián)會(huì)保證出水在8 d后繼續(xù)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)(COD<50 mg/L)。另外,若印染廢水生化出水中的微生物被截留負(fù)載于活性炭上,富集、馴化和繁殖,進(jìn)而降解水中POPs,形成生物活性炭(BAC)的功能,在此情況下活性炭床能夠長(zhǎng)期使用,大幅度地提高其深度處理的效益[11,12]。
3·結(jié) 語(yǔ)
(1)在應(yīng)用活性炭吸附技術(shù)時(shí),苯酚值、碘值、甲基藍(lán)值和丹寧酸值4種性能指標(biāo)可有效篩選出吸附性能較好的活性炭,從而高效地進(jìn)行吸附處理研究。通過(guò)性能指標(biāo)測(cè)試,篩選出丹寧酸值較高但材質(zhì)不同的3種活性炭(混合炭、原煤炭和果殼炭)以開(kāi)展后續(xù)研究。
(2)批式吸附容量實(shí)驗(yàn)可獲得活性炭對(duì)印染廢水成分的平衡吸附容量,由此為依據(jù)可初步判斷混合炭、原煤炭和果殼炭深度處理印染廢水生化出水是可行的。
(3)利用MCRB技術(shù)進(jìn)行活性炭吸附穿透實(shí)驗(yàn),可敲定最佳炭型及最經(jīng)濟(jì)的吸附處理工藝;MCRB曲線(xiàn)和計(jì)算結(jié)果表明,果殼炭在3種備選炭中COD去除率和活性炭吸附容量利用率最高。
(4)批式平衡實(shí)驗(yàn)估算活性炭吸附容量可應(yīng)用于實(shí)際水樣有限的情況,但MCRB方法取樣點(diǎn)多,可避免批式平衡實(shí)驗(yàn)因個(gè)別點(diǎn)偏差而影響預(yù)測(cè)結(jié)果的問(wèn)題,簡(jiǎn)便易行。
(5) 1個(gè)大中型炭柱中的EBCT為20 min的果殼炭床至少可以連續(xù)使用8 d才需更換新炭,而后置炭床的串聯(lián)會(huì)保證出水在8 d后繼續(xù)達(dá)到GB4287—1992中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(COD<50 mg/L)。
各活性炭的苯酚值、碘值、甲基藍(lán)值和丹寧酸值見(jiàn)表2。根據(jù)表2,篩選出丹寧酸值較高但材質(zhì)不同的3種活性炭(混合炭、原煤炭和果殼炭)以開(kāi)展后續(xù)研究。
2.2 活性炭對(duì)印染廢水生化出水中COD的吸附容量
從圖1可以看出,吸附等溫線(xiàn)斜率均較大;隨著COD平衡濃度的增大,混合炭、原煤炭和果殼炭對(duì)COD的吸附容量也增大。
根據(jù)圖1,Freundlich吸附等溫方程及預(yù)測(cè)活性炭用量的計(jì)算見(jiàn)表3。從表3可以看出,混合炭、原煤炭和果殼炭對(duì)COD最大吸附容量都在100mg/g以上,因此混合炭、原煤炭和果殼炭深度處理印染廢水生化出水是可行的。
2.3 MCRB曲線(xiàn)
不同EBCT下混合炭、原煤炭和果殼炭的MCRB曲線(xiàn)見(jiàn)圖2至圖4(其中,BN為床體積數(shù);c為COD質(zhì)量濃度(mg/L)),MCRB實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算和匯總見(jiàn)表4。從圖2至圖4可以看出,混合炭、原煤炭和果殼炭在不同EBCT下的運(yùn)行情況基本一致;隨著EBCT的延長(zhǎng),混合炭、原煤炭和果殼炭的COD去除率都有所增加。在出水COD為50 mg/L時(shí),計(jì)算所得的吸附容量利用率僅為全部運(yùn)行期間的一部分,且趨勢(shì)相同。穿透數(shù)據(jù)也證明,無(wú)論是在運(yùn)行結(jié)束還是出水COD達(dá)到50mg/L,果殼炭的COD去除率和吸附容量利用率均優(yōu)于混合炭和原煤炭。
從表4可以看出,MCRB實(shí)驗(yàn)中2個(gè)較短EBCT(8.1、11.9 s)下的果殼炭柱,運(yùn)行結(jié)束時(shí)吸附容量利用率均>100%,而原煤炭和混合炭則遠(yuǎn)低于果殼炭。按照理論計(jì)算,吸附容量利用率最大應(yīng)為100%,而表4計(jì)算出現(xiàn)大于100%,這表明可能是由于低炭量部分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差導(dǎo)致了圖1中果殼炭Freundlich吸附等溫方程擬合曲線(xiàn)低估了對(duì)印染廢水COD的吸附容量。在評(píng)估活性炭的使用情況時(shí),單以吸附容量或4項(xiàng)指標(biāo)作為選用處理成分復(fù)雜水樣的依據(jù)是不夠的,由于個(gè)別點(diǎn)的誤差會(huì)影響吸附容量的計(jì)算;理論活性炭用量及活性炭床使用天數(shù)更是需要以吸附穿透實(shí)驗(yàn)來(lái)印證。MCRB實(shí)驗(yàn)的操作簡(jiǎn)便易行、取樣點(diǎn)多,可彌補(bǔ)吸附容量實(shí)驗(yàn)中個(gè)別樣品失誤產(chǎn)生較大偏差的缺點(diǎn)。
各活性炭的MCRB曲線(xiàn)均顯示出水穿透后(COD>50 mg/L),曲線(xiàn)上升速度減緩。在深度處理的要求下,使用活性炭床串聯(lián)的工藝可以減少活性炭用量[4]431。用后置炭床保證出水符合排放或回用標(biāo)準(zhǔn),則前置炭床的吸附容量能夠在較大出水濃度下充分利用[4]432。表3中估算的果殼炭炭床理論利用天數(shù)為8.5 d,因此1個(gè)大中型炭柱中的EBCT為20 min的果殼炭床至少可以連續(xù)使用8 d才需更換新炭。而后置炭床的串聯(lián)會(huì)保證出水在8 d后繼續(xù)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)(COD<50 mg/L)。另外,若印染廢水生化出水中的微生物被截留負(fù)載于活性炭上,富集、馴化和繁殖,進(jìn)而降解水中POPs,形成生物活性炭(BAC)的功能,在此情況下活性炭床能夠長(zhǎng)期使用,大幅度地提高其深度處理的效益[11,12]。
3·結(jié) 語(yǔ)
(1)在應(yīng)用活性炭吸附技術(shù)時(shí),苯酚值、碘值、甲基藍(lán)值和丹寧酸值4種性能指標(biāo)可有效篩選出吸附性能較好的活性炭,從而高效地進(jìn)行吸附處理研究。通過(guò)性能指標(biāo)測(cè)試,篩選出丹寧酸值較高但材質(zhì)不同的3種活性炭(混合炭、原煤炭和果殼炭)以開(kāi)展后續(xù)研究。
(2)批式吸附容量實(shí)驗(yàn)可獲得活性炭對(duì)印染廢水成分的平衡吸附容量,由此為依據(jù)可初步判斷混合炭、原煤炭和果殼炭深度處理印染廢水生化出水是可行的。
(3)利用MCRB技術(shù)進(jìn)行活性炭吸附穿透實(shí)驗(yàn),可敲定最佳炭型及最經(jīng)濟(jì)的吸附處理工藝;MCRB曲線(xiàn)和計(jì)算結(jié)果表明,果殼炭在3種備選炭中COD去除率和活性炭吸附容量利用率最高。
(4)批式平衡實(shí)驗(yàn)估算活性炭吸附容量可應(yīng)用于實(shí)際水樣有限的情況,但MCRB方法取樣點(diǎn)多,可避免批式平衡實(shí)驗(yàn)因個(gè)別點(diǎn)偏差而影響預(yù)測(cè)結(jié)果的問(wèn)題,簡(jiǎn)便易行。
(5) 1個(gè)大中型炭柱中的EBCT為20 min的果殼炭床至少可以連續(xù)使用8 d才需更換新炭,而后置炭床的串聯(lián)會(huì)保證出水在8 d后繼續(xù)達(dá)到GB4287—1992中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(COD<50 mg/L)。
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