制藥污水處理廠污泥制活性炭的研究

葛坤如

摘 要：制藥污水中含有大量的化學(xué)成分，如果不經(jīng)任何處理直接排放，將對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。但是如果能對(duì)其進(jìn)行有效、合理的利用，將能夠使用制藥過(guò)程中產(chǎn)生的污水生產(chǎn)出有益于人類(lèi)社會(huì)生活的物資。例如，通過(guò)對(duì)制藥污水處理廠的污泥進(jìn)行合理的加工，將能夠生產(chǎn)得出活性炭。一方面活性炭能夠?yàn)槿嗣竦纳钏?，另一方面可以減輕污泥處理的壓力，這也將有助與保護(hù)環(huán)境。本文即將對(duì)運(yùn)用制藥污水處理廠污泥制活性炭相關(guān)方法進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：制藥污水；污泥；活性炭制備

近年來(lái)，我國(guó)各項(xiàng)工業(yè)的發(fā)展，都取得了比較明顯的進(jìn)步。但與此同時(shí)，工業(yè)發(fā)展對(duì)環(huán)境所帶來(lái)的污染也日益嚴(yán)重，并且這種趨勢(shì)還將繼續(xù)蔓延。目前，造成環(huán)境危害的最主要的一個(gè)原因就是工業(yè)污水的排放。而污水處理過(guò)程中所產(chǎn)生的污泥，所包含的的有害成分也非常多，如果不能進(jìn)行有效的處理，將對(duì)環(huán)境造成很大的危害。為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，在污泥處理的過(guò)程中，應(yīng)該盡可能的對(duì)其有效成分進(jìn)行利用。與此同時(shí)也要盡可能避免二次污染的發(fā)生。

1 實(shí)際案例

為更好的闡釋運(yùn)用制藥污水處理廠的污泥制備活性炭的相關(guān)工藝，本文將對(duì)實(shí)際案例進(jìn)行說(shuō)明。文章中所選用的實(shí)際案例中的污水處理廠位于某二線(xiàn)城市。該市的污水排放量達(dá)到了每天100萬(wàn)噸，但是運(yùn)用傳統(tǒng)處理手段能夠處理掉的污水僅為排放總量的百分之二十。三是近年來(lái)，在其他污水處理廠投入運(yùn)營(yíng)的情況下，污水處理量可以達(dá)到百分之六十。但在污水處理量不斷增多的條件下，工業(yè)中污泥的產(chǎn)量正進(jìn)一步增多。對(duì)污泥的可持續(xù)性處理，將能有效的保護(hù)城市環(huán)境，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的合理利用。為此，案例中的污水處理廠選擇應(yīng)用對(duì)制藥污水處理過(guò)后產(chǎn)生的污泥用于制備活性炭。

2 污泥的處理方法

2.1 污泥的具體特征

案例中所處理的污泥來(lái)自于某大型制藥集團(tuán)的下屬污水處理廠，該廠在處理污水的工程中，主要運(yùn)用了UASB厭氧和生物接觸的氧化法進(jìn)行污水處理。這種污水處理方法作用下，所產(chǎn)生的污泥中揮發(fā)份的含量和碳元素的含量都相對(duì)較高，具有一定的回收再利用的價(jià)值。通過(guò)準(zhǔn)確的測(cè)量，我們發(fā)現(xiàn)，污泥中揮發(fā)份的含量達(dá)到了52.8%，而碳的含量則達(dá)到了48.6%，十分具有利用的必要。

2.2 試劑與儀器

氯化鋅（分析純）、鹽酸（分析純）、硫酸（分析純）、碘化鉀（分析純）、碘（分析純）、硫代硫酸鈉（分析純）、可溶性淀粉、重鉻酸鉀（分析純）、硫酸亞鐵銨（分析純）、鄰菲啰啉、硫酸銀（分析純）、硫酸汞（分析純）、電熱鼓風(fēng)干燥箱、馬弗爐、電爐、坩堝、蒸發(fā)皿、分析天平、冷凝回流裝置、HY-4調(diào)速多用振蕩器。

2.3 制備工藝

本實(shí)驗(yàn)采用藥品活化，分別采用氯化鋅和磷酸溶液做活化劑，將污泥放入干燥箱中干燥，經(jīng)粉碎、篩分后與ZnCl2溶液混合均勻，浸泡24h.，然后把浸泡過(guò)的污泥放入干燥箱中干燥后，放入馬弗爐中，在隔絕空氣的情況下升溫至活化溫度進(jìn)行活化炭化，維持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間。制成的活性炭冷卻后，用熱的10%鹽酸清洗數(shù)次使溶液澄清，再用熱蒸餾水清洗數(shù)次，以去除炭中的雜質(zhì)及Zn離子。清洗之后再把制成的活性炭放入干燥箱中干燥至恒重即得成品。選取固液比、活化劑濃度、活化溫度及活化時(shí)間4個(gè)影響因素探尋實(shí)驗(yàn)的最佳工藝條件。所制備的污泥活性炭通過(guò)碘值的大小來(lái)確定其吸附性能，確定最佳工藝條件后，加入適量果殼添加劑以提高活性炭的吸附性能。

2.4所得活性炭的性能檢測(cè)

我們采用了靜態(tài)實(shí)驗(yàn)與動(dòng)態(tài)分析相結(jié)合的方式對(duì)由污泥制成的活性炭進(jìn)行了全面的了解，對(duì)其COD的吸附量和脫色的效果進(jìn)行了觀察。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察和相關(guān)數(shù)據(jù)的記載，通過(guò)嚴(yán)密的分析，我們得出了以下結(jié)論。

3.1 合理的制備工藝的確定

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們能夠確定出最佳的活性炭制備工藝。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察，我們可以發(fā)現(xiàn)制備活性炭過(guò)程中，以磷酸為活化劑，制備成品中，碘值在300g/g左右。一氯化鋅為活化劑制備而成的成品中，碘值在525mg/g左右。由此我們可以得出，將濃度為40%的氯化鋅作為活性炭制備的活化劑，將活化所用時(shí)間控制在30分鐘，活化溫度保持在600攝氏度的狀態(tài)下是制備活性炭的最賤條件。另外，實(shí)驗(yàn)也可以表明，活化的時(shí)間、溫度以及活化劑濃度對(duì)活性炭碘值的影響力依次減弱。其中，活化時(shí)間對(duì)活性炭碘值的影響最大。但是這種條件下制備而成的活性炭仍無(wú)法達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其碘值的要求，因此，我們又在實(shí)驗(yàn)中加入了果殼，將其最為添加劑。結(jié)果表明，在果殼做添加劑的條件下，活性炭碘值能夠明顯提高。

結(jié)果表明果殼∶污泥（干基）質(zhì)量比為2∶8時(shí)，其碘吸附值可達(dá)800 mg/g以上，滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)GB7701.4-87的要求，達(dá)到凈化水用煤質(zhì)顆?；钚蕴康臉?biāo)準(zhǔn)。

3.2 活性炭對(duì)COD吸附性能

3.2.1 靜態(tài)吸附

試驗(yàn)用廢水取自制藥廠經(jīng)UASB處理后的廢水，通過(guò)測(cè)定污泥活性炭吸附前后廢水 COD值、色度的變化來(lái)確定其吸附能力。

（1）在相同的COD濃度（pH=8.0，COD=948.4mg/L，色度250），不同量污泥活性炭，靜態(tài)吸附24h時(shí)測(cè)定溶液COD濃度和色度，其中色度均小于10。

（2）在污泥活性炭量（2g）相同，不同初始COD濃度，pH=8.0。

無(wú)論采用不同濃度，還是不同吸附劑量，所得等溫線(xiàn)基本都符合I型Langmuir吸附等溫線(xiàn)，當(dāng)吸附濃度較低時(shí)，吸附量的增長(zhǎng)速率較快，隨著濃度的增加，吸附量的增加速率變得緩慢，當(dāng)COD達(dá)某一值以后吸附量基本保持不變，污泥活性炭對(duì)COD的吸附存在飽和值。

（3）吸附等溫方程的建立

Langmuir 吸附等溫式的基本形式為：

q=q0*（BCe/1+BCe）（1）

式中 q---單位質(zhì)量吸附劑所吸附污染物的量，mg/g；

q0---飽和吸附量，即吸附達(dá)平衡時(shí)，單位質(zhì)量吸附劑所吸附污染物的量，mg/g；

B---吸附常數(shù)；

Ce---平衡濃度，mg/L。

式（1）可以轉(zhuǎn)化為：

Ce/q=1/Bq0+（1/q0*Ce）（2）

以Ce和Ce/q為橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)作圖，由直線(xiàn)的截距（1/Bq0=1.636 6）和斜率（1/q0=0.031 9）

獲得吸附公式中的常數(shù)q0。

經(jīng)數(shù)學(xué)歸納，污泥活性炭吸附 COD的等溫吸附方程：q=31.3Ce/（Ce+51.3）污泥活性炭對(duì)COD的靜態(tài)飽和吸附量q0=31.3mg/g。色度去除率>85%。

3.2.2 動(dòng)態(tài)吸附

確定動(dòng)態(tài)吸附量，研究其吸附效果，為工業(yè)化應(yīng)用提供設(shè)計(jì)參數(shù)。動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)吸附柱直徑 Φ=25mm，污泥活性炭吸附劑裝填量30g，采用下進(jìn)上出式流程，廢水自吸附柱下部進(jìn)入，控制停留時(shí)間 t=0.67 h，廢水經(jīng)污泥活性炭吸附后從上部排出，進(jìn)水COD=546.4mg/L。連續(xù)運(yùn)行40h，總處理水量為6L，定時(shí)測(cè)定出水的COD 濃度。

實(shí)驗(yàn)所得穿透曲線(xiàn)圖解積分，得出污泥活性炭動(dòng)態(tài)吸附量為q01=28.14mg/g。

活性炭COD吸附性能試驗(yàn)，表明由制藥污泥所制得的活性炭吸附劑對(duì)COD具有良好的吸附性能，靜動(dòng)態(tài)飽和吸附量分別為31.3、28.14mg/g，可以用于難降解廢水處理中。

結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)制藥污水處理廠的污泥進(jìn)行合理的處理，能夠得到我們生活中所需使用的活性炭。這種工藝能夠在減少環(huán)境污染的同時(shí)，通過(guò)對(duì)資源的二次利用實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)獨(dú)一環(huán)境的無(wú)害化和對(duì)資源的合理保護(hù)。以制藥污水處理廠的污泥作為活性炭制備的主要原料，符合國(guó)家關(guān)于污水處理的相關(guān)規(guī)定，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)污水質(zhì)量的化害為利。運(yùn)用這種處理工藝，對(duì)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，非常有好處，值得廣泛運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

[1]貴州嘗試?yán)梦鬯幚韽S污泥研制復(fù)合肥[J].西南給排水，2012（04）.

[2]劉銘彥，王春海，孟睿.利用污水處理廠污泥生產(chǎn)沼氣可行性研究[J].遼寧化工，2014（06）.

[3]張映輝.城市污水處理廠污泥制作復(fù)合化肥試驗(yàn)研究[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2006（08）.