活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭吸附和沙滤对杀菌剂废水的处理

　　在三级废水处理中有很多物理和化学的处理方法，包括砂滤、超滤(UF)、纳滤(NF)、海水淡化(反渗透)和活性炭吸附，而混凝絮凝、紫外线消毒、臭氧化、光催化等高级氧化方法是已知较好的化学处理方法。砂过滤和活性炭吸附被认为是环保方法，因为不需要化学物质来去除污染物。在这次介绍中，我们评估了活性炭和沙滤吸附系统以去除生物处理废水中的杀菌剂含量。

　　活性炭吸附过程能去除废水中顽固和有毒化合物，包括重金属，烷基酚，双酚A，芳族烃类，药物和杀虫剂等。然而，直到近期才应用活性炭吸附工艺从农业工业废水中去除杀菌剂。工业废水处理厂排放的污水质量需要符合规格，必须去除残留的有毒、生物累积性或持久性污染物，例如杀菌剂。这一目标通常是通过设计和实施有用的三级处理方法来实现的，从而使处理后的污水安全排放到天然水体中。水果包装行业产生的废水的特点是杀菌剂含量高，氟啶虫腈、抑霉唑和噻菌灵是该行业常用的杀菌剂。这些杀菌剂在由植物病原体引起，如采摘后用于保护水果，如柑橘类，梨果，香蕉，浆果等。三级处理系统可以促进灌溉农业，因此，实施低成本、高效率的三级处理方法是有必要的。

　　实验级活性炭-滤沙柱系统说明

　　一个实验室规模的砂滤器和一个5L工作体积的活性炭柱被串联安装和运行，用于对含有残留浓度氟啶虫腈和灭霉灵的生物处理废水进行三级处理(图1)。沙柱和活性炭柱是圆柱形的，由不透明的有机玻璃制成。每根柱子的内径为14厘米，可用高度为30厘米。砂滤器在底部填充4cm的砾石，在砾石层上方填充26cm的石英砂。活性炭柱自下而上依次填充砾石(高4厘米)、石英砂(高3厘米)和颗粒活性炭(高23厘米)。在砂柱中，二级出水向下移动，处理后的滤液由活性炭柱底部引至顶部。

　　图1：实验室规模的砂活性炭系统由石英砂和颗粒活性炭组成，用于对经过生物处理的含杀菌剂废水进行三级处理和解毒。

　　活性炭对污水中去除常量营养素的能力

　　在有机物去除方面，总COD从生物处理的含杀菌剂废水显着降低，分别为活性炭(图2)。此外，可溶性COD从生物处理出水显着降低，而活性炭吸收剂渗透液中的相应值极低(图2)。砂滤器中的总COD去除率和可溶性COD去除率相似且相对较低。然而，活性炭柱中的COD被很好的去除，显示总和可溶性COD去除效率分别为78%和88%(图2)。在活性炭柱处理中可以清楚地观察到高的COD去除效率。这表明与砂滤器相比，活性炭对去除有机负荷的贡献很大。

　　图2：通过砂滤器和活性炭吸附柱系统处理经过生物处理的含杀菌剂的流出物时的总COD浓度和可溶性COD浓度。对于每个测量参数，由相同字母指定的条形在5%的水平上没有显着差异。

　　活性炭吸附系统生物处理含杀菌剂出水的脱毒

　　使用未稀释或1:1稀释的生物处理废水、砂滤液和活性炭渗透液进行发芽测试(图3)。砂滤对生物处理的含杀菌剂废水的解毒没有显着贡献。然而，活性炭吸附通过将未稀释的生物处理废水中的种子发芽指数从1.56±1.06%增加到活性炭吸附后的48.00±6.29%，从而降低了出水的植物毒性。观察到1:1的毒性进一步减弱稀释的流出物，其中种子发芽指数从砂过滤前的12.6±1.96%显着提高到活性炭吸附后的79.88±9.30%。此外，pH值的升高极大地促进了稀释和未稀释废水中种子发芽指数的改善。

　　图3：经生物处理的含杀菌剂流出物(未稀释或稀释50%)在通过砂滤器和活性炭吸附柱系统处理前后的发芽指数(GI)值。由相同字母指定的条形在5%的水平上没有统计差异。

　　对活性炭和沙滤处理组成的三级处理系统的评估清楚地表明，前一种工艺在从生物处理的农业工业废水中去除常量营养素和杀虫剂方面的贡献更大。这种三级处理显着降低了总COD水平、电导率、总氮，从而生产出符合污水排放的高质量处理水。此外，采用三级处理，特别是活性炭吸附，实现了灭霉灵的完全去除，氟啶虫胺的部分但仍显着去除，以及生物处理的含杀菌剂流出物的显着解毒。总体而言，所采用的三级处理，特别是活性炭过滤，显示出大幅减少水果包装厂二级生物处理废水的有机和无机负荷的巨大潜力。

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