活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭吸附和沙濾對殺菌劑廢水的處理

　　在三級廢水處理中有很多物理和化學的處理方法，包括砂濾、超濾(UF)、納濾(NF)、海水淡化(反滲透)和活性炭吸附，而混凝絮凝、紫外線消毒、臭氧化、光催化等高級氧化方法是已知較好的化學處理方法。砂過濾和活性炭吸附被認為是環保方法，因為不需要化學物質來去除污染物。在這次介紹中，我們評估了活性炭和沙濾吸附系統以去除生物處理廢水中的殺菌劑含量。

　　活性炭吸附過程能去除廢水中頑固和有毒化合物，包括重金屬，烷基酚，雙酚A，芳族烴類，藥物和殺蟲劑等。然而，直到近期才應用活性炭吸附工藝從農業工業廢水中去除殺菌劑。工業廢水處理廠排放的污水質量需要符合規格，必須去除殘留的有毒、生物累積性或持久性污染物，例如殺菌劑。這一目標通常是通過設計和實施有用的三級處理方法來實現的，從而使處理后的污水安全排放到天然水體中。水果包裝行業產生的廢水的特點是殺菌劑含量高，氟啶蟲腈、抑霉唑和噻菌靈是該行業常用的殺菌劑。這些殺菌劑在由植物病原體引起，如采摘后用于保護水果，如柑橘類，梨果，香蕉，漿果等。三級處理系統可以促進灌溉農業，因此，實施低成本、高效率的三級處理方法是有必要的。

　　實驗級活性炭-濾沙柱系統說明

　　一個實驗室規模的砂濾器和一個5L工作體積的活性炭柱被串聯安裝和運行，用于對含有殘留濃度氟啶蟲腈和滅霉靈的生物處理廢水進行三級處理(圖1)。沙柱和活性炭柱是圓柱形的，由不透明的有機玻璃制成。每根柱子的內徑為14厘米，可用高度為30厘米。砂濾器在底部填充4cm的礫石，在礫石層上方填充26cm的石英砂。活性炭柱自下而上依次填充礫石(高4厘米)、石英砂(高3厘米)和顆粒活性炭(高23厘米)。在砂柱中，二級出水向下移動，處理后的濾液由活性炭柱底部引至頂部。

　　圖1：實驗室規模的砂活性炭系統由石英砂和顆粒活性炭組成，用于對經過生物處理的含殺菌劑廢水進行三級處理和解毒。

　　活性炭對污水中去除常量營養素的能力

　　在有機物去除方面，總COD從生物處理的含殺菌劑廢水顯著降低，分別為活性炭(圖2)。此外，可溶性COD從生物處理出水顯著降低，而活性炭吸收劑滲透液中的相應值極低(圖2)。砂濾器中的總COD去除率和可溶性COD去除率相似且相對較低。然而，活性炭柱中的COD被很好的去除，顯示總和可溶性COD去除效率分別為78%和88%(圖2)。在活性炭柱處理中可以清楚地觀察到高的COD去除效率。這表明與砂濾器相比，活性炭對去除有機負荷的貢獻很大。

　　圖2：通過砂濾器和活性炭吸附柱系統處理經過生物處理的含殺菌劑的流出物時的總COD濃度和可溶性COD濃度。對于每個測量參數，由相同字母指定的條形在5%的水平上沒有顯著差異。

　　活性炭吸附系統生物處理含殺菌劑出水的脫毒

　　使用未稀釋或1:1稀釋的生物處理廢水、砂濾液和活性炭滲透液進行發芽測試(圖3)。砂濾對生物處理的含殺菌劑廢水的解毒沒有顯著貢獻。然而，活性炭吸附通過將未稀釋的生物處理廢水中的種子發芽指數從1.56±1.06%增加到活性炭吸附后的48.00±6.29%，從而降低了出水的植物毒性。觀察到1:1的毒性進一步減弱稀釋的流出物，其中種子發芽指數從砂過濾前的12.6±1.96%顯著提高到活性炭吸附后的79.88±9.30%。此外，pH值的升高極大地促進了稀釋和未稀釋廢水中種子發芽指數的改善。

　　圖3：經生物處理的含殺菌劑流出物(未稀釋或稀釋50%)在通過砂濾器和活性炭吸附柱系統處理前后的發芽指數(GI)值。由相同字母指定的條形在5%的水平上沒有統計差異。

　　對活性炭和沙濾處理組成的三級處理系統的評估清楚地表明，前一種工藝在從生物處理的農業工業廢水中去除常量營養素和殺蟲劑方面的貢獻更大。這種三級處理顯著降低了總COD水平、電導率、總氮，從而生產出符合污水排放的高質量處理水。此外，采用三級處理，特別是活性炭吸附，實現了滅霉靈的完全去除，氟啶蟲胺的部分但仍顯著去除，以及生物處理的含殺菌劑流出物的顯著解毒。總體而言，所采用的三級處理，特別是活性炭過濾，顯示出大幅減少水果包裝廠二級生物處理廢水的有機和無機負荷的巨大潛力。

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