电吸附除盐技术及其在炼化企业二级出水深度处理中的应用研究

水资源的严重匮乏和水污染的日益加剧,成为了阻碍经济社会发展和提高人们生活水平的重要影响因素。解决水资源匮乏和水污染防治的重要措施是污、废水资源化回用。常规的物理、化学、生物方法都可以达到降解水中污染物的目的,但对水中含盐量的去除效果不甚明显,因此污、废水资源化过程中,除盐是重要的工艺组成部分。传统的除盐方法在实际应用中易产生二次污染、材料分离回收或再生困难和能耗高等问题。电吸附除盐技术是一种新型的除盐技术,通过电极表面电压的控制,对水溶液中的污染物进行吸附和脱附,通过反接或短接再生的方式吸附饱和的吸附剂。该技术具有高除盐率、低能耗、无需化学再生和抗污染能力强等优点,已表现出独特的优势和较大的发展空间。本实验自制电吸附除盐装置,采用304不锈钢板复合活性炭纤维(ACF)作为电极极板材料。实验前期是配制NaCl模拟水溶液,对电吸附除盐的影响因素做详细研究,以期确定工艺最佳控制参数,随后试验模拟水中浊度、氨氮、苯酚等污染物对电吸附装置除盐效果的影响;中期是深入研究电吸附除盐的机理及吸附特性分析,后期是验证炼化企业二级出水的除盐效果,以期达到替换反渗透前处理工艺的目的。论文主要工作及结论如下:(1)电吸附除盐装置经过改进后具有如下优点:装置产水量提高了一倍;电极极板选用不锈钢板复合活性炭纤维,吸附容量大,吸附性能较好,电流利用效率提高,增强了除盐效果;装置内部串联孔道式的结构有利于装置小型化并提高出水水质,且不锈钢板共用电极有利于节省装置的成本;采用网状隔板有利于形成扰流,提高传质效果,从而提高除盐率。(2)电吸附单因素实验中,对于特定的电吸附装置,电极电压、流速、初始浓度有最佳的实验参数组合,在电源施加电压为2.2V时,进水电导率为1200uS/cm,流速为30ml/min,进水pH为6.80,电吸附的平均除盐率为46.17%。(3)电吸附正交实验中,根据极差R的大小可以判断,影响电吸附装置平均除盐率因素的主次顺序为:初始浓度>电压>pH>流速。正交实验数据采用SPSS Statistics17.0软件进行Durbin-Watson模型模拟,由标准化方程可以看出,最主要的影响因子是电压和初始浓度,该模拟结果与正交实验极差分析结果相符。流速和pH值的影响不及电压和初始浓度对除盐效果的影响。(4)电压分别为1.4V,1.8V,2.2V,2.6V时,Langmuir和Freundlich吸附等温线都有较高的拟合度。对于Langmuir吸附等温模型,当电压增大时,KL随之增大,说明电压增大,吸附速度随之加快,但qmax却没有相应的增大,说明随着含盐量的增大,吸附能力没有增强。对于Freundlich吸附等温模型,当电压增大时,1/n值随之减小,说明随着含盐量的增加,电极吸附容量增加的速度减慢;但KF却随之增大,说明电压增大,吸附容量是随之增大的。综合考虑活性炭纤维的特性参数,84%的孔径分布在1nm以下,因此,电吸附更好的符合Langmuir单分子层吸附等温模型。(5)在电源施加电压分别为1.4V、1.8V、2.2V、2.6V时,三种反应动力学模型拟合程度均较高,但Elovich方程拟合相关系数R2均高于Lagergren准一级反应动力学模型和二级反应动力学模型,拟合效果较好。对于Elovich模拟方程,在最佳施加电压2.2V条件下,b值最大为10.204,说明吸附速率下降较慢,确保长时间维持较低的出水电导率。对于Lagergren准一级反应动力学模型,随着电压的增大,吸附速率K1值随之增大,吸附达到饱和的时间较短。对于二级反应动力学,随着电压的增大,初始吸附速率增大,二级吸附速率常数K2也随之增大。(6)电吸附除盐装置用于炼化污、废水深度处理,对水中的污染物(浊度、含盐量、氨氮、CODcr、UV254)均有较好的去除效果,因此电吸附除盐工艺替代反渗透前处理工艺是可行的。

活性炭吸附工艺在纺织印染废水深度处理的工业化应用

我国经济近年来高速发展,已经发展成为纺织工业大国,纺织工业蓬勃发展的同时也带来废水排放总量的爆发性增长,造成生态环境逐渐恶化,水污染日趋严重和水资源短缺加剧。我国污染物排放标准日益严格,传统纺织印染废水处理工艺已很难达到较严格的排放或回用要求。因此,纺织印染废水的深度处理越来越体现出其重要性。本论文以活性炭滤池吸附工艺为基础,研究了煤质颗粒活性炭对纺织印染废水生化出水COD的吸附容量、吸附速率等特性,为高密市第二污水处理厂提标改造项目工艺设计提供必要的设计依据。同时结合项目的调试与试运行,通过对吸附滤池反洗控制参数(如反洗时间、反洗气量、气压、对出水水质的影响等)的研究,为污水厂吸附滤池的运行提供可靠的运行条件,优化运行参数,降低成本。主要结论如下:(1)静态试验表明,煤质颗粒活性炭对纺织印染废水生化出水的COD有良好的吸附作用,其吸附容量为152.9mg/g,活性炭吸附时间为20-60min时,具有较高的处理效率。穿透实验表明,出水COD值大于50mg/L时,炭柱累计处理水量7.5L,累计运行时间约为41.7天,吸附容量利用率为79.7%;(2)工程试运行表明,活性炭吸附滤池对于纺织印染废水生化出水中可溶性难降解有机物、悬浮物具有良好的吸附和过滤作用。通过反洗实验,优化了滤池的反洗运行参数,确定反洗参数为:反洗阶段的前10min,反洗气量设为4m3/h,之后到反洗结束,反洗气量设为5.5-6m3/h,反洗持续时间为4h。依照吸附单元进水堰门水头高度设定反洗周期,水头抬升300mm时,启动反洗程序。(3)本工程吨水运行成本0.36元,具有一定的推广前景。

化工污水深度处理工艺的优化选择与应用

《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571-2015)于2015年颁布,标准颁布后要求各企业于2017年7月1日执行新的排放标准.某石油化工企业污水车间化工一污水处理场和化工二污水处理场排水执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级排放标准,排水指标为COD小于100mg/L.针对现有排水COD指标较高,不能满足减排要求的实际情况,需对两个污水处理场的出水进行深度处理,达到排放标准要求.通过对比国内外工业废水深度处理技术的专题研究,国内各化工企业在小试,中试和生产性系统试验研究的基础上,建成了一批废水深度处理设施,普遍采用曝气生物滤池,臭氧高级氧化,芬顿高级氧化等工艺技术.石化装置具有污水处理量大,水质成分复杂的特点,在污水深度处理方案选择中综合多因素进行综合比选,通过组织试验性生产运行,最终确定采用"生物接触氧化池+辐流式沉淀池+流砂滤池+臭氧接触氧化+活性炭吸附"的工艺方案.方案确定后于2016年组织项目实施,并在2017年7月1日前实现装置连续稳定运行,并在2018年4月完成装置标定工作,标定结果为装置出水化学需氧量为29mg/L,氨氮为0.05mg/L,悬浮物为4mg/L,油为0.16mg/L,经过处理后污水达到设计排放要求.项目取得成功.经长周期运行考核,装置进水化学需氧量为在50-70mg/L之间,装置最终出水化学需氧量30-45mg/L之间,其他污染物指标也均满足排放指标.

活性炭吸附技术在工业园区污水厂深度处理中的应用

随着国家大力推进工业化建设,一大批工业园区拔地而起.在工业废水处理中引进利用活性炭吸附技术,是现代工业废水处理经过反复摸索研发出来的高效技术类型,本文对工业废水进行特点分析,全面介绍活性炭吸附技术的原理,应用优势,活性炭吸附试验方法以及优化完善技术应用的有效措施.希望活性炭吸附技术能够在工业废水处理中发挥积极作用,取得理想成效,保护环境,保护人类家园.

活性炭吸附技术在水处理方面的应用

现代工业的迅猛发展给环境带来 的污染日益严重,尤为严重的是水体污染,已经引起了全世界的普遍关注.同时,随着人们生活水平的不断提高和环保意识的不断增强,使得人们对引用水水质的要 求愈来愈严格.活性炭是最常用的优良的吸附剂,深刻了解活性炭的特性,正确选择活性炭,充分发挥其在水处理的作用,达到深度处理的效果,成为近来研究的重 点.