Химическая потребность в кислороде (ХПК) является одним из наиболее широко используемых показателей качества воды при очистке промышленных и бытовых сточных вод. Высокие показатели ХПК, как правило, свидетельствуют о значительном содержании окисляемых органических веществ в воде; следовательно, снижение ХПК является одной из ключевых задач для многих систем очистки сточных вод.
Активированный уголь широко используется для углубленной очистки сточных вод и снижения ХПК благодаря своей высокоразвитой пористой структуре, большой внутренней поверхности и способности адсорбировать различные органические загрязнители. В частности, после таких процессов, как биологическая очистка, коагуляция-осаждение или другие виды предварительной очистки, активированный уголь позволяет дополнительно удалить остаточные трудноразлагаемые органические вещества, вещества, придающие цвет, фенолы, ароматические соединения и другие растворенные органические вещества, что позволяет добиться дальнейшего снижения ХПК в сточных водах.
Что такое COD в сточных водах?
При очистке сточных вод показатель ХПК широко используется для оценки общей нагрузки органических загрязнителей в воде. Более высокое значение ХПК, как правило, свидетельствует о наличии большего количества окисляемых веществ, требующих дальнейшей очистки. Однако ХПК представляет собой совокупный показатель, а не отдельное конкретное химическое вещество.
Например, содержание растворенного кислорода (COD) в сточных водах может обусловливаться в первую очередь следующими факторами:
• низкомолекулярные органические кислоты;
• сахара и спирты;
• фенолы;
• ароматические органические соединения;
• красители;
• поверхностно-активные вещества;
• гуминовые вещества;
• органические соединения на основе нефти;
и стойкие (неподдающиеся биологическому разложению) органические соединения.
Поэтому при оценке эффективности удаления ХПК с помощью активированного угля нельзя просто исходить из того, что более высокое исходное значение ХПК требует более высокой дозы активированного угля для достижения большего снижения ХПК. На самом деле необходимо понять конкретный состав органического вещества, входящего в состав ХПК, и определить, какая доля этого вещества может быть эффективно адсорбирована активированным углем.
Как активированный уголь удаляет ХПК?
Основным механизмом, с помощью которого активированный уголь удаляет ХПК, является адсорбция. В процессе активации активированный уголь приобретает структуру, состоящую из огромного количества микропор и мезопор, а также некоторого количества макропор. Как только органические молекулы из воды проникают в частицы активированного угля, они удерживаются внутри материала за счет поверхностных взаимодействий и структуры пор.
Общий процесс можно упростить следующим образом: органические загрязнители в сточных водах → поверхность активированного угля → внутреннее пространство пор → адсорбция → снижение содержания органических веществ в воде → снижение ХПК.
Во-вторых, помимо снижения ХПК, активированный уголь может одновременно снижать содержание:
• цвет;
• фенол и фенольные соединения;
• ароматические органические соединения;
• некоторые поверхностно-активные вещества;
• некоторые тугоплавкие органические соединения;
• некоторые вещества, вызывающие неприятный запах;
а также некоторые органические загрязнители в следовых количествах.
Следовательно, при очистке некоторых промышленных сточных вод использование активированного угля направлено не только на снижение ХПК; оно преследует двойную цель — не только углубленное удаление ХПК, но и удаление цвета и определенных органических загрязнителей.
Узнайте цены от производителя и получите бесплатные образцы
Профессиональный производитель активированного угля с более чем 21-летним опытом. Индивидуальные решения для очистки воды, очистки воздуха, переработки пищевых продуктов, извлечения золота и других областей.
PAC и GAC для удаления ХПК
К активированным углям, используемым для удаления ХПК, в первую очередь относятся PAC (порошкообразный активированный уголь) и GAC (гранулированный активированный уголь).
Активированный уголь в порошкообразной форме для удаления ХПК
Благодаря мелкому размеру частиц ПАК, как правило, характеризуется быстрой кинетикой массопереноса. В случае сточных вод со значительными колебаниями показателя ХПК дозировку ПАК можно корректировать с учетом уровня ХПК в поступающих стоках, состава загрязняющих веществ и результатов экспериментов.
PAC особенно подходит для:
• Усовершенствованная очистка промышленных сточных вод;
• Обеспечение способности справляться с внезапными скачками показателя ХПК;
• Решение проблем, связанных с сезонными колебаниями качества воды;
• Последующая обработка в соответствии с биологическими процессами;
• Сточные воды, требующие быстрой адсорбции;
• Системы, требующие одновременного удаления красящих веществ и органических загрязнителей.
Однако, поскольку PAC необходимо отделять от воды после использования, его обычно сочетают с последующими процессами, такими как коагуляция, осаждение или фильтрация. Кроме того, увеличение дозировки ПАХ не всегда приводит к лучшим результатам; по мере увеличения дозировки эффективность удаления ХПК, как правило, снижается. Если уровень ХПК перестает снижаться, несмотря на дальнейшее увеличение дозировки ПАХ, это указывает на то, что сточные воды могут содержать значительную долю ХПК с низкой адсорбируемостью или что система ограничена другими сдерживающими факторами.
| Параметр | Типичное значение |
|---|---|
| Сырье | На основе угля (битуминозный/бурый) |
| Йодное число | 800–1000 мг/г (обычно 900) |
| Размер частиц | 200 меш (≥90% до 75 мкм); 325 меш для ускорения кинетики |
| Содержание золы | ≤10–151 TP3T (на углевой основе) |
| Влажность | ≤5% |
| pH | 8–11 |
| Кажущаяся плотность | 400–550 г/л |
| Площадь поверхности (по методу БЕТ) | 900–1100 м²/г |
| Скорость удаления COD | 30–70% (типовая модель 40–60%) |
Гранулированный активированный уголь для удаления ХПК
GAC отлично подходит для использования в адсорберах со стационарным слоем или фильтрах с активированным углем. По мере прохождения сточных вод через слой активированного угля растворенные органические загрязнители постепенно переходят из воды внутрь частиц активированного угля.
Одним из ключевых преимуществ активированного угля (GAC) является его способность работать в непрерывном режиме, что делает его особенно подходящим для таких технологических цепочек, как: биологическая очистка → адсорбция на активированном угле (GAC) → окончательный сброс/повторное использование воды.
В случае промышленных сточных вод с относительно стабильным уровнем ХПК активированный уголь может служить заключительным барьером для углубленного удаления органических веществ. Кроме того, системы с фиксированным слоем позволяют определить эффективный срок службы активированного угля путем мониторинга показателей ХПК на входе и выходе для построения кривой прорыва.
| Параметр | Типичное значение |
|---|---|
| Сырье | На угольной основе (битуминозный) — наиболее распространенный |
| Йодное число | 900–1100 мг/г |
| Размер частиц | 4×8, 6×12, 8×30 (размер ячейки) |
| Эффективный размер | 0,8–1,2 мм (на угольной основе) |
| Коэффициент однородности (UC) | ≤2,0 |
| Твёрдость (метод «шарик-лоток») | ≥90–95% |
| Содержание золы | ≤8–12% (на углевой основе) |
| Влажность | ≤5% |
| Кажущаяся плотность | 450–550 г/л |
| Скорость удаления COD | 40–70% (обычно 50–60%) |
Заключение
В процессах очистки промышленных сточных вод и водоочистки активированный уголь играет ключевую роль в обеспечении соответствия стандартам качества воды. Он удаляет из промышленных сточных вод трудноразлагаемые органические загрязнители — в том числе растворимые органические загрязнители, остатки красителей, фенольные соединения, жировые вещества и органические соединения, устойчивые к биохимическому разложению, — эффективно улучшая качество сбрасываемых сточных вод и устраняя типичные эксплуатационные проблемы, такие как превышение допустимых значений ХПК и несоответствие результатов очистки сточных вод установленным нормам, вызванные стойкими органическими примесями.
Если вы ищете решения на основе активированного угля для снижения ХПК в установках по очистке промышленных сточных вод, обратитесь к нашим техническим специалистам для разработки индивидуального и экономически эффективного решения по фильтрации и очистке.
