什么是废水吸附处理法?

什么是废水吸附处理法?

[拼音]：feishui xifu chulifa

[外文]：adsorption process of wastewater

利用多孔性固体（称为吸附剂）吸附废水中某种或几种污染物（称为吸附质），以回收或去除某些污染物，从而使废水得到净化的方法。

原理

吸附过程是溶剂、溶质和固体吸附剂综合体系中的界面现象。吸附现象的第一种推动力是溶剂对溶质的排斥作用，决定这种作用强度的重要因素是溶质的溶解度，溶质同溶剂的化学特性越相近，溶解度就越大，被多孔性固体吸附的趋势就越小；反之，溶质同溶剂的化学特性相差越大，溶解度越小，被吸附的趋势就越大。在水溶液中，溶剂水具有强极性，一些非极性的有机物就容易受到水的排斥，而被吸附在非极性的吸附剂表面上。吸附现象的第二种推动力是多孔性固体对溶质的亲和吸引作用，包括范德瓦耳斯力、静电引力以及化学键或氢键作用力。在范德瓦耳斯力或静电吸引力作用下进行的吸附称为物理吸附。这两种力是没有选择性的，因而物理吸附可以发生在固体吸附剂与任何溶质之间，但吸附强度则因吸附对象的不同而有很大差别。范德瓦耳斯力的作用强度较小，作用范围也小，因而吸附不牢固，具有可逆性，并可以形成多分子层的吸附。物理吸附过程是放热过程，温度降低有利于吸附，温度升高有利于解吸。在化学键力或氢键力作用下进行的吸附称为化学吸附。化学键力只存在于特定的各原子之间，所以化学吸附是有选择性的。化学键力的强度较大，其作用力范围不超过分子大小，因而化学吸附可逆性较差，只形成单分子层吸附。化学吸附是吸热过程，温度升高有利于吸附。物理吸附和化学吸附往往并存在吸附过程中。

单元 *** 作

吸附法单元 *** 作通常包括三个步骤。首先是使废水和固体吸附剂接触，废水中的污染物被吸附剂吸附;第二步将吸附有污染物的吸附剂与废水分离;最后进行吸附剂的再生或更新。按接触、分离的方式，吸附 *** 作可分为静态间歇吸附法和动态连续吸附法两种。

静态间歇吸附法

把一定数量的吸附剂投入反应池内的废水中，使吸附剂和废水充分接触，经过一定时间达到吸附平衡后，利用沉淀法或再辅以过滤将吸附剂从废水中分离出来。反应池有两种类型，一种是搅拌器型，利用搅拌器在整个池内进行快速搅拌，使吸附剂与废水进行接触反应;另一种为泥浆接触型（图1），反应槽构造和循环澄清池的反应室型式相同，在池内保持一定浓度的吸附剂。为了防止吸附剂被处理水带出，影响出水水质，可投加一定量的混凝剂。如果希望通过一次吸附就把污染物的浓度降到所要求的程度，吸附剂的吸附容量就不能充分利用，因此往往采用多次吸附、分离的方法，以减少吸附剂用量。泥浆接触型反应池依流动方式有顺流一级吸附、顺流多级吸附和逆流多级吸附等工艺流程，如图2所示。

在静态吸附中以吸附等温式表示吸附平衡关系。吸附等温式是表示在温度固定的条件下，吸附容量Q（单位重量吸附剂所吸附的吸附质数量）同溶液中剩余吸附质浓度C 之间关系的数学式。根据这种关系绘制的曲线称为吸附等温线（图3）。曲线可分为三个段，Ⅰ段为低浓度区，Q与C 接近于直线关系；浓度继续提高时，Q也随之增长，但增长速度趋向缓慢，Ⅱ段呈过渡状态；进入Ⅲ段曲线几乎与横轴平行。曲线Ⅱ段的吸附规律常用弗兰德利希经验方程式表示：Q=KC1-n。取对数可得到直线方程式：


绘制在双对数坐标纸上(图4)得到弗兰德利希吸附等温线。由此可以确定在相同条件下，吸附质在不同剩余浓度下的被吸附量，从而评定某种吸附剂对特定废水的吸附效果。

静态多次吸附 *** 作复杂，一般用于实验室和小规模处理，或在采用粉末吸附剂时使用。

动态连续吸附法

这种方法是在流动条件下进行吸附，相当于连续进行多次吸附，即在废水连续通过吸附剂填料层时，吸附去除其中的污染物。其吸附装置有固定床、膨胀床和移动床等型式。各种吸附装置可单独、并联或串联运行，按水流方向可分为上向流式和下向流式两种，按承受的压力可分为重力式和压力式两种。得到广泛使用的是固定床吸附系统。

动态连续吸附法，可以利用吸附柱试验绘制穿透曲线来确定最佳的 *** 作参数。穿透曲线是出水中残留污染物浓度 C与吸附柱过水量V之间的关系曲线（图5）。在通水初期，出水中污染物含量C1低于允许数值，水质良好，随着处理水量的增加，出水中污染物的浓度逐渐增高，当出水中污染物浓度达到允许数值C2的那一点C称为穿透点。越过穿透点后继续通水，出水中污染物的浓度急剧增加，直至接近于废水浓度C0。曲线、ABCD为吸附柱在特定接触时间下的穿透曲线。曲线CD越陡，表明吸附作用越好，吸附剂的利用率越高。

固定床吸附系统构造类似快滤池。当吸附剂吸附污染物达到饱和时，把吸附柱中失效的吸附剂全部取出，更换新的或再生的吸附剂。为了充分利用吸附剂的吸附容量，可采用多级串联吸附方式。但多级患联系统会增加投资费用和电能消耗。处理水量较大时，应用两个或更多的固定床并联运行是经济的。在这种情况下，应使各吸附柱更换吸附剂的时间相互错开，从各吸附柱流出的处理水的水质虽然各不相同，但混合后仍可得到合乎要求的出水水质，从而使吸附剂的消耗率降到最低程度。

上向流式膨胀床吸附装置也可并联或串联运行(图6)。水流自下而上通过填充层，使吸附剂体积大约膨胀10％。膨胀床不能截留悬浮固体，如果要去除悬浮固体，应当增加预处理或后处理设备。膨胀床内水流阻力增加缓慢，不需要频繁地进行反冲洗，因而具有长时间连续运转的优点。但因吸附剂底部污染严重，与下向流相比，吸附剂的冲洗却困难得多。

移动床吸附装置是逆流运行方法的一种改进装置。移动床有吸附剂连续移动和间歇移动两种型式。通常所说的移动床是指间歇移动吸附装置。废水上向流或下向流通过固定床吸附柱，运行一定时间后，停止进水，按与水流相反的方向把吸附剂移动排出，排出量一般为总量的2～10％；同时，把新的或再生的吸附剂补充到吸附柱内。移动频率因处理的水量、水质不同，差别甚大。在稳定的工作条件下，如使吸附剂与吸附带以相同的速度向下移动，则吸附带在吸附剂定量排出后就会停留在填充层某固定的位置上。因此，在理论上，移动床的填充高度与吸附带的长度相当即可，填充的吸附剂量可较固定床的少。而在出口处处理水与新吸附剂相接触，从而提高水质，而将排出的吸附剂与进口废水相接触，使吸附剂的吸附容量接近于最大值。移动床具有装置小、占地面积少、费用低、出水水质稳定等优点，但装置复杂，运行管理不方便，须定期开启、关闭阀门，各类阀门磨损较快。此外，移动床不能频繁地反冲洗，进水应设置预处理设备，以保证进水中悬浮固体在10毫克／升以下。

吸附剂

除了广泛应用的活性炭外，合成的大孔吸附树脂也能有效地去除废水中难分解的有机物，尤其是去除酚类化合物、表面活性物质和色度。失效的大孔吸附树脂可用稀碱液或有机溶剂再生，同时还可以从再生废液中回收有用的物质，如酚、木质素等。目前这种吸附剂尚处于研究和发展阶段。已开展的试验项目有：用大孔吸附树脂从含酚废水中回收酚，从炸药废水中去除三硝基甲苯，从洗涤废水中回收烷基苯磺酸钠，从纸浆废水中去除磺化木质素，从棉布印染废水中去除化学需氧量和色度，从城市污水的二级处理出水中去除难降解的有机物和色度等。

在废水处理中还可以使用炉渣、焦炭、硅藻土、褐煤、泥煤、粘土等廉价吸附剂，不过它们的吸附容量小，去除污染物的效率不高。