再生粉末活性炭：湖北君集污水深度“整容”

本刊記者 李孟

再生粉末活性炭：湖北君集污水深度“整容”

本刊記者 李孟

“從污水處理廠出來的水，清得像溪流水?！苯鼉赡?，只要到過浙江省紹興市嵊新首創(chuàng)污水處理廠的人，無不眼前一亮。要知道，浙江紹興的嵊州市，是全球最大的領(lǐng)帶之鄉(xiāng)和絲針織服裝重要的生產(chǎn)基地，僅領(lǐng)帶服裝年產(chǎn)值就達164.24億元。

2014年底，日排放量超過15萬噸的紹興嵊新首創(chuàng)污水處理廠，率先采用再生粉末活性炭深度處理污水的工藝技術(shù)，破解了印染污水這個世界級難題，嵊州工業(yè)園區(qū)23家印染企業(yè)、11家造紙企業(yè)和14家其他企業(yè)的工業(yè)廢水都要在此處理。

作為目前國內(nèi)最大的印染污水處理項目，怎樣的“神器”才能達到絕佳效果？

現(xiàn)狀堪憂 任重道遠

紹興印染布匹年產(chǎn)量約為202億米，超過全國的1/3，但印染產(chǎn)業(yè)也給紹興水質(zhì)帶來巨大壓力，每印染加工一噸紡織品，需耗水100噸至200噸，其中近90%會成為廢水。

嵊新首創(chuàng)污水處理有限公司承擔著嵊州、新昌兩地企業(yè)生產(chǎn)污水和城鎮(zhèn)生活污水的集中處理、達標排放任務。由于進水水質(zhì)不穩(wěn)定等原因，排入剡溪時，水體顏色明顯區(qū)別于上游來水，形成明顯色帶。

2014年3月起，湖北君集水處理有限公司（以下簡稱“君集環(huán)?！保┩顿Y1.6億元，對嵊新污水處理廠一期全面實施提標改造工程，并于2014年12月31日開始試運行。提標改造時，嵊新污水處理廠采用粉末活性炭吸附工藝，開創(chuàng)了國內(nèi)大型的污水處理廠實行活性炭工藝改造的先河，只用了短短92天時間，就建成了日處理污水15萬噸的設施，出水標準穩(wěn)定達到地表水4類標準。

自通水以來，提標工藝運行良好，出水效果滿足了工程設計要求，出水COD低于50mg/L，色度從30倍甚至更高降低到15倍，其他主要指標也均達到一級A排放標準。升“A”完成的同時，還配合造紙行業(yè)的中水回用技術(shù)，為仙巖造紙園區(qū)提供生產(chǎn)用水。

一級A的水質(zhì)什么樣？從指標上來說，COD下降16.7%，主要懸浮物下降一半以上，氨氮、總磷下降30%以上。用肉眼看，清澈透明，幾乎和干凈的水沒什么區(qū)別。最直接的區(qū)別在于，一級A水直排入江入河，水體凈化速度明顯快于一級B，對改善地表水水質(zhì)影響很大。

整個嵊新廠區(qū)，除了進水口處有稍許臭味，其他地方幾乎聞不到任何臭味。為能更清晰直觀了解水質(zhì)的變化，公司技術(shù)人員還分別從污水入口處、處理后達到一級B標準、達到一級A標準這3處出水口提取3類不同的水進行觀察，可清楚看出水質(zhì)從混濁到清澈的變化。水處理結(jié)果，從專業(yè)的數(shù)據(jù)看，主要是CODcr由60控制在50以內(nèi)，氨氮由8控制在5以內(nèi)。

粉末活性炭——“愛恨”交加

這一想法的爆發(fā)源于哪里？據(jù)了解，很多工業(yè)企業(yè)像塑料、石油行業(yè)，有不少化學成分在里面，生化方法都不足以凈化，粉末活性炭處理污水不是新技術(shù)，但要大規(guī)模應用，首先必須降低污水中的懸浮物，還要解決過水量小的問題。

為了掌握粉末活性炭的吸附效率、過水流速、炭層的最佳設計高度，君集環(huán)保經(jīng)過11796次過濾之后，終于獲得了理想數(shù)據(jù)。有了理想的粉末活性炭過濾數(shù)據(jù)，在通行的過濾罐的基礎上，公司設計了一種適應粉末活性炭的全新的連續(xù)式粉末活性炭過濾罐，可以不間斷地長時間工作，一個過濾罐24小時過濾1萬噸污水。

而在污水通過粉末活性炭過濾之前，首先在污水中投放某些物質(zhì)助濾，通過板框，去掉污水中的懸浮物，也就是污泥。在嵊新污水處理廠，1萬噸污水大約產(chǎn)生3噸污泥，僅為其他污水處理工藝的1/10。

從污水流入，加助濾劑，一級過濾，加粉末活性炭，二級過濾，全過程不到30分鐘，流出來的水清澈透明，部分指標達到或超過地表Ⅲ類水標準?？梢哉f，時間優(yōu)勢也成為其中一大亮點。

活性炭的吸附效果眾所周知，粉末活性炭和顆?；钚蕴康膮^(qū)別則在于吸附面積。如果顆?；钚蕴渴且粋€足球，粉末活性炭就是把足球分解成的若干個乒乓球，這些乒乓球的表面積可能是足球面積的上百倍，吸附效率大大提高。君集通過7年的努力，利用生物再生和熱再生各自優(yōu)勢，不但實現(xiàn)粉末活性炭低成本、無害化再生，而且從源頭破解傳統(tǒng)污水處理“治水不治泥”的頑疾。

就是這樣一項惹人青睞的技術(shù)，它也有“軟肋”：價格昂貴。優(yōu)質(zhì)椰殼炭近萬元一噸，二手粉末活性炭也要五六千元一噸。就全國而言，每年活性炭產(chǎn)量約60萬噸，如何高效回收利用活性炭成為眼前不得不解決的困難。

為了讓使用過的粉末活性炭再生，重新使用甚至反復使用，君集環(huán)保的專家團隊們查遍國內(nèi)外文獻，從實驗室到大規(guī)模的生產(chǎn)運用，前后花費幾千萬元。

2008年，在經(jīng)過6次設備迭代后，公司終于找到粉末活性炭的再生方法，為了降低活化成本，工程師又設計了一種全新的一體化活性炭再生爐，能耗降低了40%，產(chǎn)量提高了1倍。在活化的過程中，吸附的有機物也變成了活性炭，吸附效果比新炭的效果好，因為炭的孔徑徹底被打開。

在項目中，君集環(huán)保創(chuàng)新性的使用高密度粉末活性炭技術(shù)，利用活性炭的廣譜吸附性，實現(xiàn)了最理想的去污效果。而對于使用一段時間后的活性炭，他們又發(fā)明了更為先進的技術(shù)，對這些活性炭進行再活化處理，再次活化處理的活性炭，其功能可以恢復99%以上。再次活化活性炭時產(chǎn)生的二氧化碳則注入污水中，降低污水的pH值。

換“面孔”——提標改造

一般來說，污水處理廠升“A”要新建一個污水深度處理的新單元。如果在空地上新建，只是管道切割，對污水處理廠整體運行影響不大，但如果污水處理廠之前的布局就比較緊湊，是就地改造，會產(chǎn)生較大的影響甚至要暫停污水處理廠，時間跨度可能是幾個月之久。

從B到A的跨越前后需要疊加的投資有哪些呢？據(jù)業(yè)內(nèi)人士給出的計算模型來看，一個污水處理廠從一級B排放標準到一級A排放標準的追加投資，等于該處理廠原始投資成本的50%到70%。

以一座平均處理能力為4萬立方米/日的污水處理廠為例，一級B污水處理廠基礎建設投資約為6000到8000萬元，其升至一級A的追加資本為3000到5600萬元。

追加投資最后有兩種結(jié)果，一是污水處理費的上漲，二是由政府買單。一級A對于污水處理廠出水水質(zhì)還會有更高要求，這也意味著每一步的提質(zhì)，投入資金額將越來越高。就像百米長跑一樣，專業(yè)運動員每提高0.01秒，背后是成倍的付出。

因此，如何經(jīng)濟高效地“升A”，成為了污水處理廠當前急需解決的問題，每個污水處理廠處理一噸污水的成本都不同，使得污水處理廠在工藝選擇上的成本考量顯得尤為重要。

君集環(huán)保巧妙用氮磷控制技術(shù)、助濾技術(shù)、污水處理智能運行技術(shù)等，自主研發(fā)的工業(yè)廢水、生活廢水治理和湖泊修復的多項核心技術(shù)，已獲得了19項各類專利。該工藝顯現(xiàn)的優(yōu)勢就是，同樣的處理能力，占地僅是原來的1/6，處理一噸污水的成本不到兩元錢。