活性炭吸附废水适用条件

Ⅰ 活性炭的用途有哪些

活性炭是一种经特殊处理的炭，将有机原料（果壳、煤、木材等）在隔绝空气的条件下加热，以减少非碳成分（此过程称为炭化），然后与气体反应，表面被侵蚀，产生微孔发达的结构（此过程称为活化）。

由于活化的过程是一个微观过程，即大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀，所以造成了活性炭表面具有无数细小孔隙。活性炭表面的微孔直径大多在2～50nm之间，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面积，每克活性炭的表面积为500~1500m2，活性炭的一切应用，几乎都基于活性炭的这一特点。

（1）处理含油污水

吸附法进行油水分离是利用亲油性材料，吸附废水中的溶解油及其它溶解性有机物。最常用的吸油材料是活性炭，可吸附废水中的分散油、乳化油和溶解油。由于活性炭对油的吸附容量有限（一般为30～80mg/g)），成本高，再生困难，通常只用作含油废水多级处理的最后一级处理，出水含油质量浓度可降至0.1～0.2mg/L。

由于活性炭对水的预处理要求高，而且活性炭的价格昂贵，因此在废水处理中，活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以达到深度净化的目的。炼油厂含油废水，先经隔油、气浮和生物处理，再经砂滤和活性炭过滤深度处理。废水的含酚量从0.1 mg/L（经生物处理后）降至0.005mg/L，含氰量从0.19mg/L降至0.048mg/L，COD从85mg/L降至18mg/L。

（2）处理染料废水

染料废水成分复杂、水质变化大、色度深、浓度大，处理困难。处理方法主要有氧化、吸附、膜分离、絮凝、生物降解等。这些方法各有优缺点，其中活性炭能有效地去除废水的色度和COD。活性炭处理染料废水在国内外都有研究，但大多数是和其它工艺耦合，活性炭吸附多用于深度处理或将活性炭作为载体和催化剂，单独使用活性炭处理较高浓度染料废水的研究很少。

活性炭对染料废水有良好的脱色效果。染料废水的脱色率随温度的升高而增加，而pH值对染料废水的脱色效果没有太大的影响。在最佳吸附工艺条件下，酸性品红、碱性品红废水的脱色率均＞97%，出水的色度稀释倍数≤50倍，COD<50mg/L，达到国家一级排放标准。

（3）处理含汞废水

重金属污染物中以汞的毒性最大，当汞进入人体内，就会破坏酶和其它蛋白质的功能并影响其重新合成。活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只适宜于处理含汞量低的废水。如果含汞的浓度较高，可以先用化学沉淀法处理，处理后含汞约1mg/L，高时可达2~3mg/L，然后再用活性炭做进一步的处理。

（4）处理含铬废水

活性炭表面存在大量的含氧基团如羟基（－OH）、羧基（－COOH）等，它们都有静电吸附功能，对六价铬产生化学吸附作用，能有效地吸附废水中的六价铬，吸附后的废水可达到国家排放标准。

利用活性炭处理含铬废水是活性炭对溶液中六价铬的物理吸附、化学吸附、化学还原等综合作用的结果。活性炭处理含铬废水，吸附性能稳定，处理效率高，操作费用低，有一定的社会效益和经济效益。因此，用活性炭处理含铬废水已得到广泛应用。

（5）催化和负载催化剂

石墨化炭和无定型炭是活性炭晶型的组成部分，因为具有不饱和键，所以表现出类似结晶缺陷的功能。活性炭因为结晶缺陷的存在而被作为催化剂广泛应用，同时，因为其具有大的比表面积及多孔结构，活性炭还被广泛用作催化剂载体。

Ⅱ 某炼油厂采用吸附进行深度处理，处理量为X m3\d,废水COD=120 mg\L,出水要求低于30 mg\L,要求设计该吸附塔

设计任务书
一、 设计题目
活性炭吸附废水的吸附塔设计
二、 设计任务及操作条件
1、处理水量Q=200m3/h
2、原水COD平均120mg/L
3、出水COD小于30mg/L
4、活性炭吸附量q=（0.12～0.2）g COD/g炭
5、活性炭与水接触时间10～30min
6、污水在塔中的下降流速5～10m/h
7、反冲洗水的线速度28～32m/h
8、反冲洗时间4～10min
9、冲洗间隔时间72～144h
10、炭层冲洗膨胀率30%～50%
11、水力输炭管道流速0.75～1.5m/s
12、水力输炭水量与炭量体积比例10:1
三、设计内容
1、设计方案的确定及流程说明
2、吸附塔的面积、塔径、高度、容积、活性炭质量、再生周期等计算
3、吸附塔附属结构的选型与设计
4、吸附塔工艺流程图
5、吸附塔计算图
6、设计说明
7、参考文献

设计方案和流程的说明
由于电镀废水中Cr6+属于有毒重金属离子，不能直接排放。根据国家环境标准对废水的处理要求，考虑经济性与实用性，选用活性炭吸附,采用二塔并联降流式固定装置。
吸附是一种物质在另一种物质表面上进行自动累积或浓积的现象，可以发生在气-液，气-固，液-液两相之间。在污水处理中，吸附则是利用多孔性固体物质的表面吸附污水中的一种或多种污染物，从而达到净化水质的目的。活性炭是常用吸附剂之一。
固定床吸附器最大的优点是结构简单、造价低、吸附器磨损少、使用方便。它是污水处理中常用的吸附装置。污水连续地流过装有吸附剂的固定床层，被吸附后的污水连续排出。当出水水质不符合要求（即床层被穿透）时，则停止进水，将吸附剂再生。固定床根据水流方向又分为升流式和降流式两种。降流式水流自上而下，出水水质较好，但水头损失大，需对床层定期进行反冲洗。而升流式水流由下而上流动，这种床型水头损失增加较慢，运行时间较降流式长。
根据处理水量、原水水质及处理要求，固定床可分为单床和多床系统，单床一般用于处理规模小的工艺。多床层又分并联、串联两种，该设计根据实际要求选择大规模处理，出水要求低的并联方式。
设计参数选择及计算
1、设计参数选择
处理水量200m3/h、原水COD平均120mg/L、出水COD=30mg/L、活性炭的吸附量q=0.14gCOD/g炭、活性炭与水接触的时间30min、污水在塔中下降的流速V=8m/h、反冲洗水的线速度28m/h、反冲洗时间6min、反冲洗间隔时间80h、炭层冲洗膨胀率45%、水力输炭管道流速0.8m/s、水力输炭水量与炭量体积比例10：1、炭层密度ρ=0.43t/m3。
计算
①吸附塔的面积：
2
②每个塔的面积：
2
③吸附塔直径：

④吸附塔炭层的高度：

⑤每个吸附塔的炭层容积：
3
⑥每塔填充活性炭质量：

⑦每塔每天应处理的水量：

⑧每个吸附塔每天应吸附的值：

⑨活性炭再生周期：

三、吸附塔附属结构的选型和设计
⒈活性炭
活性炭是最常用的非极性吸附剂，由木炭、坚果壳、煤等含碳原料经炭化与活化制得的一种多孔性含碳物质，有大的比表面积（600～1500m2/g)，吸附容量大，吸附能力强，该设计属于液相吸附，一般用孔径为（210-3～0.1）的活性炭。它有稳定的化学性质，易再生与再利用，来源广、价格低。它对铬阳离子也有还原作用；在选用活性炭处理装置设备时应选不锈钢材料，防止活性炭与普通钢材接触发生严重的化学腐蚀。
2. 支撑装置
位于填料底部，安装平稳，既要保证能够支撑填料层的质量，又要保证液体能通畅的流动，具有耐腐蚀性，耐压，耐冲击。根据以上要求我们常选用不锈钢作为支架材料。
液体分布装置
让液体分布装置设在塔顶，让废水均匀的分
布在填料表面，设备的耐腐性强。考虑易于维修又使布水
均匀，且具有一定的水力冲刷强度及直径大小，选用
不锈钢材料的可拆卸多孔管布水装置。
4.液体出口装置
沉降式,出口位于塔底。管与塔接触部分密封性好，防止出现液封现象，保证出水通畅流出，还要防腐蚀，耐压，耐冲击。选排水管的直径为100mm，多用价格低、容易得的铸铁。
5．反冲洗设备
防止堵塞，设在吸附层的下方，孔管布水，孔径为10mm，使冲洗水在整个底部平面均匀分布，冲洗时间为6min,每80h冲洗一次。以长久利益来看，选用费用高，操作简单，能较长时间向塔内输水，泵小、耗电较均匀的冲洗水塔来排冲洗后的水。
四、吸附塔工艺流程图 吹出气
A、B并联吸附，C再生； 加料
下一个阶段是：A再生，B、
C并联吸附；再下一个阶段
是：A、C并联吸附时，B再
生。这样以此类推。 A B C

产品
部分产品用作再生气

吸附塔计算图
设计说明
1、设计要求：
①处理水量大、出水水质高、可回收、吸附剂可再生、设备耐腐性强。
②采用柱状活性炭进行吸附，不易堵塞。若用粉末活性炭吸附，要防火防爆，而且对设备要求也高，投资高，麻烦。
③反冲洗时要让冲洗水均匀分布，有足够的冲洗时间，冲洗后的水要及时排出。
④活性炭的再生:吸附剂在达到吸附饱和后，必须进行脱附再生才能重复使用。所谓再生，及在吸附剂本身不发生或很少发生变化的情况下，用某种方法把吸附质从吸附剂空隙中除去，恢复它的吸附能力，这样就可以大大的减少水处理运行成本。再生分为：加热再生法，化学氧化再生法，溶剂再生法。我们选用加热再生法，它是目前最常用最有效的一种再生方法。其再生步骤如下：
a. 脱水：使活性炭和含铬电镀废水进行分离。
b. 干燥：加热到100～150℃，将吸附在活性炭细孔中的水分蒸发出来，同时使一部分低沸点的有机物也够挥发出来。
c. 炭化：加热到300～700℃，使高沸点有机物热分解，一部分低沸点有机物挥发，另一部分被炭化留在活性炭细孔中。
d. 活化：加热到700～1000℃，将炭化阶段留在活性炭细孔中的残留物用活化气体（如水蒸汽、CO2及O2）进行氧化反应，反应产物以气态形式逸出，达到重新造孔的目的。
e. 冷却：把活化后的活性炭用水急剧冷却，防止氧化。

主要设计参数：
参 数 内容 吸附塔面积A 每个塔面积A’ 吸附塔直径D 吸附塔炭层高度h 每个塔炭层的容积V 每塔填充活性炭质量M 每塔每天应处理水量Q1 每个吸附塔每天吸附COD值 活性炭在生周期T
数 值 25m2 12．5m2 4m 4m 50m3 21．5t 2400t 216kg/d 14d

影响吸附的因素：
①吸附剂的种类：一般来说，极性吸附剂易吸收极性吸附质，非极性吸附剂易吸收非极性吸附质。
②活性炭的比表面积：比表面积（600～1500m2/g)越大，吸附能力越强，吸附量越大。
③孔结构：孔径越大，比表面积越小，吸附能力差。该设计属于液相吸附,孔径一般为（210-3～0.1）。
④ 温度：其他条件不变的条件下，低温有利吸附，升温有利脱附。
⑤pH值：在酸性溶液中，活性炭的吸附率要比在碱性溶液中高一些。
⑥接触时间： 在进行吸附操作时，应保证吸附质与活性炭有一定的接触时间，使吸附接近平衡，以充分利用活性炭的吸附能力。吸附速度越大，吸附时间就越短。
七、参考文献
《环境工程原理》 化学工业出版社 主编：张柏钦，王文选 2003,7
《水污染控制技术》 化学工业出版社 主编：王金梅，薛叙明 2004,3

Ⅲ 废水活性炭处理法的处理方法

应用粒状活性炭床，必须对废水进行预处理，去除油脂，减少悬浮固体,使悬浮物含量少于50毫克/升,以免堵塞炭层、增加水头损失，并避免频繁地进行反冲洗。
粉末活性炭处理法又称生物-物理处理法、 投料曝气法和加粉末炭曝气法。它是在的基础上将粉末活性炭投入曝气池，这样既充分利用了废水处理设备，又提高了处理效果。
用这种方法去除污染物，一般认为是吸附和微生物氧化分解的协同作用。活性炭的大量微孔吸附了有机物和废水中的氧气，为微生物群的生长繁殖提供了高浓度的营养源，而微生物代谢过程中产生的酶和辅酶又被吸附和富集在活性炭的微孔中，加之炭上微生物和有机物接触时间较长，使难以降解的有机物也有可能经生物氧化而分解。粉末活性炭处理法一般包括三个步骤：①剧烈混和,使炭迅速分散到污水中；②接触吸附和氧化,使炭悬浮在污水中进行混悬吸附和氧化；③液-固分离,将炭从污水中分离出来，然后进行再生。
此法优点是：①处理效果好而且比较稳定；②提高了微生物对有机毒物和重金属的抗性；③产生有凝聚力的炭体和微生物,形成坚实和稠密的污泥,改善了活性污泥法的操作条件；④活性炭能吸附表面活性物质，解决了曝气池中的起泡沫问题；⑤能用于处理成分复杂、浓度和水量多变的废水；⑥粉末炭成本低。但因粉末炭再生困难，至今尚未应用于实际。1972年用流化床再生炉再生粉末活性炭试验成功，为粉末活性炭的应用提供了条件。
粉末活性炭用于废水处理的最新技术是单级接触系统，即混和、接触反应、重力沉淀在同一个设备中完成，炭在设备中的停留时间为2～5天。这样便于微生物活动，提高了处理效果。
在污泥消化池中投加一定量的粉末活性炭，能加速污泥沉淀，净化返回到水处理系统的上清液，提高水处理系统的效率。此外，还可促进污泥固体的分解，消除恶臭，提高设备的生产能力。

Ⅳ 活性炭怎么处理污水

废水活性炭处理法(wastewater treatment by activated carbon process)是废水吸附处理法之一种。系利用活性炭的物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除废水中多种污染物的方法。

活性炭是用木材、
煤、果壳等含碳物质在高温和缺氧条件下活化制成。它有非常多的微孔和巨大的比表面积，通常1克活性炭的表面积达500～1500米,因而具有很强的物理吸
附能力，能有效地吸附废水中的有机污染物。活性炭的比表面积是很重要的参数。比表面积是每克固体材料所具有的表面积，单位为m2/g;比表面积测试的国家
标准是基于BET理论的低温氮吸附BET多点法(GB/T
19587-2004)。国产比表面积仪使用较广的为3H-2000系列比表面积测定仪，在国内拥有大量客户，08年推出的几款新品比表面积测试仪，在国
内拥有多项唯一的领先技术，
如原位处理、风热助脱、程控六通阀、检测器零漂抑制、浓度色谱法监测等，使得国产动态色谱法比表面积分析仪仪器在多项指标方面超越了进口比表面积测试仪。

此外，在活化过程中活性炭表面的非结晶部位上形成一些含氧官能团，如羧基(―COOH)、羟基(―OH)、羰基[88-01]。这些基团使活性炭具有化学吸附和催化氧化、还原的性能，能有效地去除废水中一些金属离子。

有粉末炭和粒状炭之分，前者用于废水处理，通常采用混悬接触吸附的方式;后者用于废水处理，则采用过滤——吸附的方式。处理系统有两种：一是用活性炭直接
处理二级处理出水;二是二级处理出水经化学澄清、去除营养物、过滤以后用粒状炭吸附。活性炭用于废水高级处理的主要优点：处理程度高，出水水质比较稳定，
可达饮用水标准。但投资和处理费用昂贵。

废水的活性炭处理法通常有两种处理系统：一种是用活性炭直接处理二级处理出水;一种是二级处理出水经化学澄清、去除营养物、过滤以后用粒状活性炭吸附。

活性炭用于废水高级处理的主要优点在于处理程度高，出水水质比较稳定,处理后水中的BOD()、COD()SS(悬浮物)通常分别低于每升10、15、5毫克，如辅以其他处理措施,可以达到饮用水标准，但投资和处理费用高昂。

应用粒状活性炭床，必须对废水进行预处理，去除油脂，减少悬浮固体,使悬浮物含量少于50毫克/升,以免堵塞炭层、增加水头损失，并避免频繁地进行反冲洗。

粉末活性炭处理法又称生物-物理处理法、 投料曝气法和加粉末炭曝气法。它是在的基础上将粉末活性炭投入曝气池，这样既充分利用了废水处理设备，又提高了处理效果。

用这种方法去除污染物，一般认为是吸附和微生物氧化分解的协同作用。活性炭的大量微孔吸附了有机物和废水中的氧气，为微生物群的生长繁殖提供了高浓度的营
养源，而微生物代谢过程中产生的酶和辅酶又被吸附和富集在活性炭的微孔中，加之炭上微生物和有机物接触时间较长，使难以降解的有机物也有可能经生物氧化而
分解。粉末活性炭处理法一般包括三个步骤：

①剧烈混和,使炭迅速分散到污水中;

②接触吸附和氧化,使炭悬浮在污水中进行混悬吸附和氧化;

③液-固分离,将炭从污水中分离出来，然后进行再生

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Ⅳ 如何用活性炭处理废水

活性炭是一种广泛应用的水处理吸附剂，具有巨大的表面积和出色的物理及化学吸附功能。其每克表面积可达500平方米～1500平方米，解毒作用则是利用这一特性，将毒物吸附在活性炭中，阻止其吸收。

活性炭处理污水的优势显著，包含对水中有机物的卓越吸附能力、对水质、水温及水量变化的适应性、占地面积小、易于自动化操作、操作管理简单、对重金属化合物有较强的吸附能力。再生后的饱和炭可重复使用，不会产生二次污染，还能回收有用物质。

废水活性炭处理法是废水吸附处理法之一，利用活性炭的物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原性能去除废水中多种污染物。粉末活性炭处理法，又称生物-物理处理法、投料曝气法，通过将粉末活性炭投入曝气池，充分利用废水处理设备，提高处理效果。此法优点在于处理效果好、稳定、提高微生物对有机毒物和重金属的抗性、形成凝聚炭体和微生物、解决泡沫问题、适应复杂废水、成本低。

在污水处理中，活性炭能有效去除COD、吸附含汞废水、处理含酚废水。对COD浓度为50.04mg/L的生活废水，通过活性炭处理，去除率可达78.6%。含汞废水通过活性炭处理，能有效吸附废水中的汞，适用于低浓度废水，处理高浓度废水时需先进行一级处理。活性炭对有机汞的吸附去除能力优于无机汞，吸附率随pH值降低而提高。

针对不同废水类型，应选择适合的活性炭，因为不同方法制得的活性炭具有不同的吸附性能和使用范围。使用不当可能导致处理效果不佳。