摘要：活性炭過濾吸附技術在污水凈化領城的應用，對減少污染排放和排放污水達標具有重要意義。通過技術合作，引入美國以活性炭為基質的水處理吸附過濾材料的較新研發成果，結合現行工藝流程中各參數的可行性和可用性研究，以及對廢水處理需求發展的實際狀況，通過對活性炭的化學、物理改造，開發出一系列以活性炭為基質的高科技新型水處理產品。進一步對新開發的活性炭在排放污水中進行凈化處理試驗，效果明顯，得到了用戶的認可。
隨著工業生產的擴大和工藝技術的復雜化，大量污水無組織排放以及污水處理設施的非有效運行使我國水環境總體惡化、水環境污染事件時有發生，已嚴重影響到事發區域人群的身體健康和生活水平，對我國生態文明的建設提出了嚴重挑戰。
目前國內外均對改性活性炎在污染治理方面的應用有一些研究，主要方法是采用物理、化學方式對活性炭進行處理，但工藝和技術均不能滿足國際市場對新發現污染物的處理要求，經過山西中綠環保集團有限公司和美國研究機構的國際合作，以活性炭為載體，采用物理、化學方法對活性炭進行改性處理，在活性炭中植入不同的大分子集團，開發能吸附二惡烷、過氯酸鹽、六價鉻及殺蟲劑、制藥生產中降解物等新型活性炭。通過初步試驗應用，證明通過給用戶原有污水處理設施中增加活性炭吸附系統，可以有效地減少廢水中污染因子含量。本技術的特點包括運行費用低、占地面積小，且系統運行穩定等優勢，使該技術在廢水深度處理中有實際應用價值和競爭優勢。
1 活性炭過濾吸附技術原理及工藝流程
1.1 技術原理和材料選擇
在處理工業廢水中，活性炭在一級、二級、三級處理工序中均可使用，但為了經濟節約，多數選擇在末級處理工序使用。對于污染成分復雜的工業廢水，通常需要將幾種處理工藝組合起來進行處理，活性炭往往在組合工藝最后的深度處理中應用。另外，活性炭還可以與不同的材料聯合應用，組成新的工藝技術，以取得更好的處理效果。
活性炭是過濾吸附技術的重要組成部分，其性質及性能直接關系到過濾吸附工藝運行效果的好壞，本研究主要選擇了自制的1號圓柱狀的活性炭材料作為主要吸附材料。這種圓柱狀的活性炭過濾吸附料是以煤為主要原料燒制而成，具有良好吸附性能，它化學性質穩定、能夠再生、機械強度高，可重復利用。同時，又克服了傳統活性炭價格高、機械強度低、易粉碎等缺點，使其成為高性價比的過濾吸附材料。經過測定并與優良炭性能比較，1號圓柱狀的活性炭指標見表1。
表1 1號圓柱狀活性炭性能指標
| 類型 | 碘值/(mg/g) | 亞甲基藍/(mg/g) | 充值密度/（g/L） |
| 1號炭 | 890-1020 | ＞150 | 570±20 |
| 一般活性炭 | 800-850 | 90-130 | 450-550 |
| ZJ-15型類 | 859 | - | 495 |
1.2 工藝流程
經過初級處理的廢水經過格柵、生化物化系統后，出水被送至以活性炭為過濾吸附料的過濾吸附系統，當廢水流過過獨吸附系統時，廢水中的殘留有機物、殘留懸浮物等通過活性炭的過濾、吸附實現污染物與水體的分離，使污水轉化為可達標排放的清水。其中，過濾吸附系統可以根據用戶排放的廢水污染物濃度的不同，設置多個處理級數選擇不同特性的吸附材料，但最多不超過三級；否則會帶來活性炭再生成本的急劇增加。如果三級還不能達到要求，建議采用其他方法進行深度處理。
2 活性炭過濾吸附技術主要特點
2.1 生產成本低
以煤為原料即可以生產出低成本、高性能的活性炭。由于在山西地區煤藏豐富，品種繁多，足以滿足以煤為基礎的低成本活性炭的生產。而達到吸附飽和的活性炭又可以通過高溫再生重復利用。經過試驗，普通污水環境下的活性炭再生次數可以達到5次，超過5次再生的活性炭性能會大幅下降，再生成本會大幅上升。
2.2 處理費用低
相對于其他深度處理技術來說，活性炭過濾吸附技術約為用戶節約廢水處理電力消耗量65%，如果按每天處理0.5萬t廢水，每噸廢水處理降低0.3kW.h電能消耗計算，僅廢水處理每天即可為用戶節省電力1500kw·h，每年可為州戶節省電力50多萬kw·h。具體處理費用見表2。
表2 活性炭過濾吸附技術費用
| 污水種類 | 進水COD/（mg/L） | 出水COD/（mg/L） | 處理費用/元 |
| 生活污水 | 50 | 23 | 23 |
| 化工廢水 | 152 | 45 | 45 |
| 制藥廢水 | 150 | 46 | 46 |
2.3 占地面積小
以采用活性炭過濾吸附技術處理規模為0.5萬t/d的化工廢水工程為例，末級處理水COD為150m/L，活性炭吸附后出水COD為45mg/L。濁度≤3Ftu，處理設施的占地面積1300m2，相對較小。
2.4 維護簡單
活性炭過濾吸附技術針對制藥廢水、城市污水、造紙中段廢水等多個行業污水、廢水進行了試驗應用。經過檢測，均達國家新頒布的行業污染物排放標準。
活性炭過濾吸附系統運行對水量、水質波動的適應能力強，并且受水溫、氣候、溫度變化的影響比較小，管理人員日常工作主要為水質分析儀運行觀察和設備維護等，只有經過較長的時間段才需要做活性炭更換、再生活化。水質監測由于使用了自動分析儀技術，無需經常監測，只要注意定期對系統標定一次就可以了，且活性炭更換、再生活化可以實現機械化，工作強度大大降低。
3 活性炭可再生使用
活性炭再生工藝主要采用高溫再生，具體包括干燥、高溫碳化、活化3個階段。其中高溫碳化的機制為，在惰性氣體環境下加熱到900℃，使活性炭吸附的有機物沸騰，氣化脫附或者分解；而活化機制需要高壓注入二氧化碳等氣體對活性炭的微孔進行清理，實現回收利用的目的。
4 結束語
為了進一步優化水資源環境，對污水排放進行更為嚴格的排放標準管控勢在必行。在部分現有污水處理設施無法完全滿足廢水排放要求的背景下，為實現達標排放，利用活性炭過濾吸附技術進行廢水處理的應用研究非常有意義。本項目的研究表明，活性炭過濾吸附技術可以作為廢水處理的末級工序，取得良好的凈化效果和較好的經濟效益。