活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　洗車行業需要消耗大量的潔凈水，平均清潔每輛車使用的水量在150到600升之間，具體取決于汽車的大小和使用的設備。因為含有清潔劑的洗車廢水會對環境造成影響，所以我們要對廢水進行處理和以便后期的再利用。我們通過活性炭吸附和化學沉淀從洗車廢水中除去高濃度的洗滌劑，經過活性炭處理后再經過膜過濾一遍得到干凈的水。這樣大型洗車廠可以使用循環水來減少水費的支出和減少污水對環境的排放。

　　洗車廢水處理過程包括三個步驟：沉降，活性炭處理和膜過濾。在沉降試驗中，將1L廢水放入1,000ml量筒中，并從300ml水平的圓筒中每30分鐘取樣。沉降11小時后，將測試廢水虹吸至300ml水平。然后虹吸的廢水通過活性炭過濾。然后將新過濾的水用于幾個膜過濾測試。在每個過程結束時，對廢水進行顏色，COD，總固體，pH，電導率分析的取樣。

　　活性炭對廢水的預處理

　　預處理階段包括沉降和活性炭過濾。在沉降測試中，在實驗的前150分鐘期間每30分鐘對廢水進行取樣。然后在210分鐘后再取兩個樣品，并在630分鐘后再次取樣。結果表明，大部分可沉降固體在1小時內沉淀，然后總固體濃度保持不變。初始總固體濃度在1小時結束時降了42%。在10.5小時結束時，去除效率為47%在圖1顯示。

　　圖1：活性炭過濾沉淀期間的總固體濃度。

　　然后在整個活性炭過濾器中過濾廢水。活性炭過濾效率不受總固體或COD濃度的影響，表明剩余的固體顆粒的尺寸小于10μm。經過取樣測試發現洗車廢水在經過1小時沉降和活性炭過濾后除去了44%的總固體，36%的磷酸鹽，11%的COD和4%的電導率。COD濃度可以指示汽車外部的污染物，例如鳥類排泄物，果實掉落或各種復合材料中的灰塵。洗滌劑還在廢水中產生更高量的COD，并在幾項研究中直接作為COD測量。為了說明本研究中使用的洗滌劑可以作為COD測量，將2ml和4ml洗滌劑加入1L蒸餾水中并分析COD。

　　膜過濾過程

　　在膜過濾測試中，使用四個UF膜和一個NF膜。研究了1小時的通量變化，并監測了降低的通量。在UF膜觀察到較高的通量降低。過濾1小時后，隨著截留分子量從50,000 Da減少到1,000 Da，通量下降也減少了。對于10,000 Da UF膜，在初始通量1小時過濾后損失了82%的通量。1,000 Da UF膜顯示出較低的通量在圖2顯示。孔徑是影響膜過濾通量的最重要參數之一，也是影響活性炭吸附能力的參數。通量也受膜結構，水中成分和廢水pH的影響。有些膜有很高的同量主要是由于膜表面與廢水成分之間的靜電相互作用。

　　圖2：UF和NF膜的廢水通量。

　　雖然通過膜過濾可以獲得高流出物質量，但膜污染和滲余物處理是該過程中的主要限制因素。廢水中的大多數固體可以在沉降過程中除去，但廢水中溶解的物質膜過濾是去除不了的。因為洗滌劑是表面活性劑，需要靠活性炭的吸附去除。還有洗車廢水處理中超濾膜的低通量的原因可能是由于發動機洗滌過程產生的油，油脂和其他石油衍生物。通常來自發動機的油和油脂的組成非常復雜，并且在膜過濾過程中處理這些材料可能是困難的。所以我們首先使用活性炭來進行預處理去除這些成分以達到膜過濾的標準。

　　通過沉降，活性炭處理和膜過濾方法處理洗車廢水。在1小時沉降結束時，總固體降低了42%。使用活性炭對廢水進行吸附過濾去除了影響膜過濾的膠體和洗滌劑。盡管沉降過程提供了6%的COD去除，但通過活性炭和膜過濾實現了COD的進一步去除，COD和電導率去除率分別為98%和47%。結果表明洗車廢水可以用沉降，活性炭過濾處理滲余物，最后用膜處理來實現洗車循環用水。

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