活性炭吸附再生技术在污水资源化利用中发展优势-九游会电竞
青岛瑞发恩环保科技有限公司 13561552220
摘要：发改环资〔2021〕13号文件中提出污水资源化利用理念，这一理念的提出对污水处理之后利用率的要求有很大程度提高。活性吸附再生技术在污水处理中的应用使污水资源化利用率得到大幅度提升，而且活性炭吸附饱和之后可以再生重复利用。本文通过活性炭吸附再生原理和应用优势，简单介绍了活性炭吸附再生技术在污水资源化利用中发展优势。
关键词：活性炭；污水资源化利用；吸附；再生，优势
he development advantages of activated carbon adsorption and regeneration technology in wastewater recycling
abstract：document no. 13 of the department of resource conservation and environmental protection, national development and reform commission [2021] proposed the utilization of sewage resources, which greatly improved the utilization rate requirement after sewage disposal.the application of active adsorption regeneration technology in sewage treatment has greatly improved the utilization rate of sewage resources, and activated carbon can be regenerated and reused after adsorption saturation. based on the principle and application advantages of activated carbon adsorption regeneration, this paper briefly introduces the development advantages of activated carbon adsorption regeneration technology in the utilization of sewage resources.
keyword：activated carbon, wastewater resource utilization, adsorption, regeneration, advantages
“污水资源化利用”是发改环资〔2021〕13号文件中提出的核心理念，是我国污水治理再利用的指导思想。
据我国环保部门统计，我国每年排放的工业废水以5%的增幅增长，工业废水不仅含有工业重金属铬、锌、镍等，还含有一些无机剧毒成分和有机剧毒成分，这些废水如不经过处理直接排放，不仅对生态环境造成极大的破坏，对人的身体也会造成极大的损伤[1]。工业废水目前处理方法有很多，但经过处理之后能达到资源化利用的不多，活性炭吸附再生技术的应用解决了污水资源化利用的难题。活性炭工业废水处理技术始于20世纪70年代，1976年我国建成第一座处理炼油废水的活性炭处理装置，拉开了活性炭应用于工业废水处理的序幕[2]。 进入二十一世纪以来，随着活性炭再生技术的发展，活性炭吸附再生技术在污水深度处理和中水回用方面已经取得了长足发展。
一. 活性炭吸附再生技术介绍
1.活性炭吸附
活性炭，是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。它的主要成分是碳、氧、氢等元素，制作原料几乎可以是一切含碳的材料，例如煤、木材、果壳等。这些含碳材料在活化炉中经过高温高压的热解作用下转化成为活性炭。在活化过程中，活性炭巨大的表面积和复杂的空隙结构逐渐形成。活性炭不仅能轻松吸附溶于水中的有机物，如：苯类，石油类，酚类等，而且能够去除传统处理方法无法去除的气味.色度，表面活性物质和胺类等[3-5]，活性炭在水中吸附一般是物理性吸附和化学性吸附同时进行。
图1是活性炭在水中吸附图
图1 活性炭吸附原理
活性炭分为粉末状和颗粒状两种。粉末状活性炭吸附能力强，制作较为容易，制作成本也相对较低。但它回收利用率不高，且再生非常困难；颗粒状活性炭吸附饱和后可以进行再生再利用，而且它在使用时所需要的劳动环境要求不高，操作起来也非常方便。所以在废水处理和水净化作业中，多采用颗粒状活性炭。
2.活性炭再生
颗粒活性炭在对水进行吸附一段时间后达到饱和，即可进行再生处理。目前活性炭的再生方法主要有以下几种：化学再生、蒸汽再生技术、微波再生技术、热再生技术等[7]。由于热处理再生技术的再生效率相对较高，而且操作简单，所以几乎所有采用颗粒炭的厂家均采用热再生技术对饱和炭进行再生。
再生炉目前是颗粒活性炭热再生常用设备，具有工艺成熟，指标易于控制，产品质量稳定，再生损失少（可控制在5%以内），运行成本低等优势[8]。
图2是活性炭再生原理图（图中设备为多膛炉）
图2 活性炭再生原理
二．活性炭吸附再生技术在污水资源化利用中发展优势
污水资源化主要的含义就是采取适当技术措施，使不能回用的废水重新投入使用，污水是否能资源化利用前提主要如下：
1. 具有稳定长期来源
2. 资源化处理技术成熟
3. 处理成本低于所替代的水源
4. 具有稳定的市场
活性炭吸附再生技术在污水资源化利用中具备以上所有前提。
首先：活性炭制作原料非常广泛，主要原料几乎可以是一切含碳的有机材料，例如煤、木材、果壳等。
其次：随着再生技术的成熟，目前活性炭吸附再生技术已经成熟，在多个污水处理领域都有成功运行的案例，包括：印染废水,制药废水，焦化废水，有毒废水等等。
再次：活性炭吸附饱和后可再生(再生损失率可控制在5%以内)循环使用（再生过程中不产生对环境造成污染的固体废弃物），再生损失的炭用新炭补充，大幅度降低炭的使用量，成本大大降低。
下面以两种典型废水处理为例进行运行成本分析。
案例1 处理造纸废水
污水深度处理，提质达标。cod从100降到40（国内造纸企业废水提质达标项目）.cod从100降到40，要求标准：cod＜40mg/l，色度＜30。处理后：cod平均值14.5 mg/l，色度＜2。
炭添加量278吨，炭再生量2.61吨/天。
炭损失9%（不同再生炉炭损失率不同，再生损失量5~9%，按9%核算）
颗粒炭价格10000元/吨。炭损耗费用：10000×2.61×9%=2349元
天燃气消耗：240立方/吨炭 单价3元/m³ 240×3×2.61=1879.2
再生动力消耗：80kwh/吨炭 电价0.8元/kwh 80×0.8×2.61=167.04
锅炉水消耗：4m³/吨炭 单价4.6元/m³ 4×2.61×4.6=48.02
蒸汽消耗： 1.2吨/吨炭 单价130元/吨 1.2×2.61×130=407.16
余热产生蒸汽：3.8吨/吨炭 单价130元/吨 3.8×2.61×130=1289.34
人工费用：自动化操作（主控人员，可暂按照1人/班，3班/天） 3×100=300
每天合计费用=2349 1879.2 167.04 48.02 407.16 300-1289.34=3861.08元
每天走水量10000立方 折算成每立方米水=0.39元(每方水cod降低1 g/m3 约0.01元)
案例2处理焦化废水
吸附其中的氰化物和挥发酚（国内某企业焦化废水深度处理回用项目），要求标准：氰化物＜0.2 mg/l，挥发酚＜0.3 mg/l。处理后：氰化物平均值0.189 mg/l，挥发酚平均值0.101 mg/l。氰化物平均去除率98.75%，挥发酚平均去除率99.76%。
每天走水量5000立方；活性炭再生能力：10吨/天
炭损失9%（不同再生炉炭损失率不同，再生损失量5~9%，按9%核算）
颗粒炭价格10000元/吨 炭损耗费用：10000×10×9%=9000元
天燃气消耗：240立方/吨炭 单价3元/m³ 240×3×10=7200
再生动力消耗：80kwh/吨炭 电价0.8元/kwh 80×0.8×10=640
锅炉水消耗：4m³/吨炭 单价4.6元/m³ 4×10×4.6=184
蒸汽消耗： 1.2吨/吨炭 单价130元/吨 1.2×10×130=1560
余热产生蒸汽：3.8吨/吨炭 单价130元/吨 3.8×10×130=4940
人工费用：自动化操作（主控人员，可暂按照1人/班，3班/天） 3×100=300
每天合计费用=9000 7200 640 184 1560 300-4940=13944元
每天走水量5280立方 折算成每立方米水=2.64元
最后：
活性炭吸附再生技术水处理应用优势非常显著：工作环境舒适，劳动强度低；自动化程度高；饱和炭再生产生的余热回收利用等[9]，这些优势的存在使得活性炭吸附再生技术有着非常稳定的市场前景。
三．污水资源化利用技术对比分析
1. 污水资源化利用技术分类
污水资源化利用一般分为土地法和工厂处理法，以工厂处理法为主。工厂处理法主要分为：生化法，物理法。生化法主要包括：活性污泥法，填料活性污泥法，接触氧化法，生物转化法等。物理法主要包括：活性炭吸附法，臭氧氧化法，反渗透法，离子交换法等。
2.污水资源化利用技术对比分析
生化法污水处理技术目前是众多污水处理首选技术，但是随着工业发展和环保要求日益严格，采用生化法时，基本都面临如下难题：
处理后污水不能达到排放标准；
运行费用较高；
操作较麻烦；
直排水水质很难提标；
中水回用系统产水率低；
中水回用系统中浓水的排放达标等。
工程实践诸多案例表明，活性炭利用其独特的分子构架与比表活性、耐强酸耐强碱、耐高温耐高压等综合性，能有效的解决废水处理企业所面临的难题。该技术具有运行费用低（上面文字有实际案例数据）、操作自动化程度高、适应范围广、处理效果好中水回用率高、可回收有用物质等诸多优点 。
活性炭吸附再生技术在污水处理中应用符合国家污水资源化利用的方针政策，满足多种污水处理高标准高要求，凭借其诸多优势在实施污水资源化利用重点工程中占有举足轻重的地位。
参考文献
[1] 沈钟等.胶体与表面化学[m].北京：化学工业出版社，2004.
[2] 于洪斌，丁蕴铮.活性炭在水处理中的应用方法研究与进展[j].工业水处理，23
[3]李永贵，张海泉，张君，邱华。活性炭纤维处理和印染工业废水展望[j]产业用纺织品，2001，6
[4]左卫元，全海娟，史兵方，改性活性炭对废水中甲醛的吸附研究[j]安全与环境学报，2015，1
[5]吴顺年，陈嘉平，章北平，用表面修饰的活性炭吸附废水中铜离子[j]，华中科技大学学报（城市科学版）2002，3
[6] 吴 琪，宋乾武，曾燕艳，代晋国，李 志. 活性炭再生技术研究进展及发展趋势(j). 中国环保产业，2011，10：14-16.
[7] roger h.zanitsch,richard t.lynch..活性炭热再生系统的选择(j).
[8] 许保玖，龙腾瑞.当代给水与废水处理原理[m].北京：高等教育出版社，2000.
[9] 王艳华. 活性炭在水处理应用中的研究进展(j).农业与技术，2016,36（13）：178-180.
[10]叶劲，刘恒，肖克艰.粉末活性炭处理微污染水源水的研究[j].城镇供水，2005（13）
改管线 颗粒炭吸附再生系统发酵液中应用方法 卧式再生炉