活性炭對(duì)灰水處理的可行性

　　與其他廢水流相比，灰水通常由50-80生活用水構(gòu)成，源頭分流的灰水污染物含量比較低。這些屬性使灰水的吸引力的源用于現(xiàn)場(chǎng)處理和再利用住宅用途如沖廁和灌溉。但是，由于存在微量的化學(xué)物和微生物，灰水如果處理不當(dāng)二次使用的話還是有風(fēng)險(xiǎn)的。因此，需要有效的處理技術(shù)來(lái)處理灰水，以確保安全回用。以前的大多數(shù)灰水的處理都是在生活污水處理廠中進(jìn)行的。但是，這種方法忽略了灰水回收的各種潛在分散應(yīng)用。所以開(kāi)發(fā)一種被動(dòng)的，易于操作的活性炭生物濾池，用于現(xiàn)場(chǎng)灰水處理，該濾池是為單個(gè)家庭，家庭集群或較小社區(qū)的規(guī)模量身定制的。

　　活性炭生物濾池設(shè)置

　　使用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的圓柱型反應(yīng)器(圖1)中進(jìn)行。該深度通常用于活性炭，并在先前的研究中建議同時(shí)增強(qiáng)有機(jī)物和其它物質(zhì)的去除。反應(yīng)器填充有韓研椰殼活性炭。對(duì)于生物濾池，推薦的介質(zhì)粒徑范圍是2–10mm，而最常用的范圍是2-4。活性炭濾池由兩個(gè)區(qū)域組成：頂部的不飽和區(qū)域，下面是飽和區(qū)域。飽和區(qū)的深度由出水口的高度控制(圖1)。合成的灰水在使用定時(shí)器控制蠕動(dòng)泵送到活性炭濾池的頂部入口，并使用滴灌管將其分布在2厘米深的環(huán)氧涂層礫石層上，粒徑為4–7mm，以確保流入的活性合成濾水在下部活性炭濾池介質(zhì)中的水力負(fù)載均勻。然后，合成的灰水通過(guò)活性炭介質(zhì)及其覆蓋的生物膜滲透。合成灰水沿生物濾池深度沿橫截面的均勻分布可通過(guò)添加聚酯分配網(wǎng)來(lái)保持。還在活性炭下方添加了另一層相同的環(huán)氧涂層礫石，以最大程度地減少活性炭介質(zhì)內(nèi)的死區(qū)。經(jīng)過(guò)處理的廢水從活性炭濾池的底部排出。

　　圖1：用于灰水處理的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的單級(jí)不飽和飽和活性炭濾池的示意圖。

　　活性炭對(duì)灰水的處理效果

　　活性炭濾池在順利運(yùn)行253天后。在八個(gè)即操作條件下運(yùn)行，其中水力負(fù)荷率和有機(jī)負(fù)荷率逐漸增加，水力停留時(shí)間降低。圖2顯示了在整個(gè)操作的八個(gè)階段中，進(jìn)水，不飽和區(qū)流出物和最終流出物中的總化學(xué)需氧量濃度，以及其在不飽和區(qū)和飽和區(qū)中的去除效率。在這些階段中，活性炭始終實(shí)現(xiàn)了98%的平均總化學(xué)需氧量去除率，介于84%和>99%之間。沐浴和洗衣用合成灰水中的大多數(shù)有機(jī)物都是表面活性劑，它們來(lái)自洗滌劑和肥皂。表面活性劑的吸附及其需氧生物降解以前也有過(guò)測(cè)試。在特定條件下，活性炭可有效去除表面活性劑，效率達(dá)98%。使用需氧處理的表面活性劑的生物降解效率已經(jīng)報(bào)道了超過(guò)在大多數(shù)情況下90%，并且可以實(shí)現(xiàn)99.9%的去除效率。廢水的總化學(xué)需氧量平均為5.3mg，當(dāng)水力負(fù)荷率和有機(jī)負(fù)荷率逐從一個(gè)階段增加到另一個(gè)階段時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些峰。第六階段之后，在廢水中未觀察到銳利的化學(xué)需氧量峰。這可以歸因于在活性炭培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的生物膜的成熟。由于從階段VI開(kāi)始開(kāi)始出現(xiàn)不飽和區(qū)流出物的峰值，因此在飽和區(qū)的成熟明顯更為明顯。

　　圖2：進(jìn)水中不飽和廢水和總廢水中總化學(xué)需氧量的濃度以及兩種廢水中的去除百分率隨活性炭運(yùn)行時(shí)間的變化(d)。

　　達(dá)到的最低水力停留時(shí)間為2.4小時(shí)，其中大部分發(fā)生在飽和區(qū)，因?yàn)樵诜秋柡蛥^(qū)的保留時(shí)間少于10分鐘。盡管不飽和區(qū)中的水力停留時(shí)間較短，但活性炭中的大部分TCOD去除量(平均去除率的95%以上)都發(fā)生在該區(qū)域中，而飽和區(qū)的TCOD去除量卻少于5%(去除率超過(guò)95%)。剩余TCOD在大多數(shù)處理在不飽和區(qū)中進(jìn)行之后，可以將飽和區(qū)視為拋光步驟。在整個(gè)運(yùn)行期間，在非飽和或飽和區(qū)均未發(fā)現(xiàn)堵塞問(wèn)題。但是，實(shí)際的灰水預(yù)計(jì)會(huì)包含更多的懸浮和漂浮物質(zhì)(例如，頭發(fā)和絨毛)，這可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾器堵塞，因此建議安裝帶有中間壁擋板的上游儲(chǔ)水箱，三通連接入口/出口和/或粗濾器。根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算，占地面積為1平米的活性炭濾池可以充分處理八個(gè)人產(chǎn)生的灰水。該技術(shù)可以潛在地應(yīng)用于家庭或社區(qū)規(guī)模。

　　活性炭對(duì)灰水處理的可行性，經(jīng)過(guò)測(cè)試開(kāi)發(fā)的單級(jí)不飽和飽和活性炭濾池，用于現(xiàn)場(chǎng)灰水處理。在該活性炭濾池在運(yùn)行的253天中，平均TCOD去除率達(dá)到98%，并完全去除了營(yíng)養(yǎng)。濾池內(nèi)形成了功能良好的生物膜，其質(zhì)量和活性隨時(shí)間增加，在頂層觀察到最高值。初步的成本效益分析表明，使用活性炭來(lái)處理比較符合預(yù)期。如果有什么不明白的也可以咨詢我們。

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