活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭对灰水处理的可行性

　　与其他废水流相比，灰水通常由50-80生活用水构成，源头分流的灰水污染物含量比较低。这些属性使灰水的吸引力的源用于现场处理和再利用住宅用途如冲厕和灌溉。但是，由于存在微量的化学物和微生物，灰水如果处理不当二次使用的话还是有风险的。因此，需要有效的处理技术来处理灰水，以确保安全回用。以前的大多数灰水的处理都是在生活污水处理厂中进行的。但是，这种方法忽略了灰水回收的各种潜在分散应用。所以开发一种被动的，易于操作的活性炭生物滤池，用于现场灰水处理，该滤池是为单个家庭，家庭集群或较小社区的规模量身定制的。

　　活性炭生物滤池设置

　　使用实验室规模的圆柱型反应器(图1)中进行。该深度通常用于活性炭，并在先前的研究中建议同时增强有机物和其它物质的去除。反应器填充有韩研椰壳活性炭。对于生物滤池，推荐的介质粒径范围是2–10mm，而最常用的范围是2-4。活性炭滤池由两个区域组成：顶部的不饱和区域，下面是饱和区域。饱和区的深度由出水口的高度控制(图1)。合成的灰水在使用定时器控制蠕动泵送到活性炭滤池的顶部入口，并使用滴灌管将其分布在2厘米深的环氧涂层砾石层上，粒径为4–7mm，以确保流入的活性合成滤水在下部活性炭滤池介质中的水力负载均匀。然后，合成的灰水通过活性炭介质及其覆盖的生物膜渗透。合成灰水沿生物滤池深度沿横截面的均匀分布可通过添加聚酯分配网来保持。还在活性炭下方添加了另一层相同的环氧涂层砾石，以最大程度地减少活性炭介质内的死区。经过处理的废水从活性炭滤池的底部排出。

　　图1：用于灰水处理的实验室规模的单级不饱和饱和活性炭滤池的示意图。

　　活性炭对灰水的处理效果

　　活性炭滤池在顺利运行253天后。在八个即操作条件下运行，其中水力负荷率和有机负荷率逐渐增加，水力停留时间降低。图2显示了在整个操作的八个阶段中，进水，不饱和区流出物和最终流出物中的总化学需氧量浓度，以及其在不饱和区和饱和区中的去除效率。在这些阶段中，活性炭始终实现了98%的平均总化学需氧量去除率，介于84%和>99%之间。沐浴和洗衣用合成灰水中的大多数有机物都是表面活性剂，它们来自洗涤剂和肥皂。表面活性剂的吸附及其需氧生物降解以前也有过测试。在特定条件下，活性炭可有效去除表面活性剂，效率达98%。使用需氧处理的表面活性剂的生物降解效率已经报道了超过在大多数情况下90%，并且可以实现99.9%的去除效率。废水的总化学需氧量平均为5.3mg，当水力负荷率和有机负荷率逐从一个阶段增加到另一个阶段时，会出现一些峰。第六阶段之后，在废水中未观察到锐利的化学需氧量峰。这可以归因于在活性炭培养基上生长的生物膜的成熟。由于从阶段VI开始开始出现不饱和区流出物的峰值，因此在饱和区的成熟明显更为明显。

　　图2：进水中不饱和废水和总废水中总化学需氧量的浓度以及两种废水中的去除百分率随活性炭运行时间的变化(d)。

　　达到的最低水力停留时间为2.4小时，其中大部分发生在饱和区，因为在非饱和区的保留时间少于10分钟。尽管不饱和区中的水力停留时间较短，但活性炭中的大部分TCOD去除量(平均去除率的95%以上)都发生在该区域中，而饱和区的TCOD去除量却少于5%(去除率超过95%)。剩余TCOD在大多数处理在不饱和区中进行之后，可以将饱和区视为抛光步骤。在整个运行期间，在非饱和或饱和区均未发现堵塞问题。但是，实际的灰水预计会包含更多的悬浮和漂浮物质(例如，头发和绒毛)，这可能会导致过滤器堵塞，因此建议安装带有中间壁挡板的上游储水箱，三通连接入口/出口和/或粗滤器。根据实验计算，占地面积为1平米的活性炭滤池可以充分处理八个人产生的灰水。该技术可以潜在地应用于家庭或社区规模。

　　活性炭对灰水处理的可行性，经过测试开发的单级不饱和饱和活性炭滤池，用于现场灰水处理。在该活性炭滤池在运行的253天中，平均TCOD去除率达到98%，并完全去除了营养。滤池内形成了功能良好的生物膜，其质量和活性随时间增加，在顶层观察到最高值。初步的成本效益分析表明，使用活性炭来处理比较符合预期。如果有什么不明白的也可以咨询我们。

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