钢铁工业是我国重要的支柱产业,是高水耗、高能耗的产业,据统计在我国,钢铁工业每年的耗水量大概为32亿立方米。众所周知,我国水资源非常匮乏,所以如此大的耗水量引起了相关部门的高度重视,为了节约用水,必须对钢铁工业产生的废水进行深度处理和回收利用,这样才能够实现工业和经济的可持续发展,同时也能够减少工业排放污水的总量,减少对环境产生的压力。生物活性炭的应用可以对工业产生的废水进行深度处理,另外水中不易降解的有机物也能够通过该技术将其去除。尤其是对钢铁工业废水中锰、铁的去除效果非常好。因此探究生物活性炭技术在深度处理和回收利用钢铁工业废水中的应用具有重要的研究意义。
生物活性炭工艺原理
该方法是将活性炭作为废水中微生物繁殖和聚集的载体,由于活性炭具有吸附作用,因此在一定的条件和温度下,可以将废水中的微生物讲解和吸附。当废水中的氧气比较充足时,其中存在的污染物就可以被活性炭吸附,由于该活性炭的孔隙中含有很多微生物,所以被吸附的有机物还可以作为营养物质供给微生物,保证微生物的生命活力,而微生物在不断的繁殖过程中会形成生物膜,能够达到持续降解污染物的作用,并为活性炭的再生提供了保障。
应用试验分析
为了验证生物活性炭的应用效果,笔者在某钢铁企业排放废水的内围厂河中选取试验原水。该围厂河中的废水是经过处理后达标排放的,其中还包括了雨水和少量的生活污水。表1是原水回用应达到的质量标准。选用的试验装置为生物活性炭滤柱,柱高2.4m,内径为15cm,滤柱中生物活性炭层一共高1.2m,填料为柱状活性炭。采用自然挂膜的方式,原水温度是25℃左右,在生物膜培养时期,将滤柱的滤速控制在每小时1.2m,空床停留时间是1h。生物膜成熟以后将原水从滤柱的顶部跌水曝气下流通过滤柱。在试验过程中,为了保证滤柱的运行维持在常态,笔者对滤柱进行单独水冲,每隔4天进行一次反冲,每次冲洗时间为8min。试验选用的分析项目有COD、总磷、锰、铁以及废水浊度。采用邻菲啰啉分光光度法测定铁,采用高碘酸钾氧化分光光度法测定锰,采用重铬酸钾测定COD等。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
结果分析
在挂膜期间,滤柱对氨氮和COD的去除率很高,达到平均61%和72%,后期由于活性炭吸附的污染物量已经非常大,这两种物质的吸附率逐渐降低,但是对污染物的降解效果显著提升。到第22天时,滤柱对氨氮和COD的去除率已经稳定,保持在42%和61%,并成功挂膜。其对废水中锰和铁的平均去除率均高达78%。经测验,二价锰离子被微生物氧化成四价锰离子,并吸附在滤料的表层,而在二价铁离子则被氧化成了三价铁离子,吸附在生物膜的表面,废水中的锰铁含量均达到回用标准,但是由于生物反应的时间长,所以是本方法的一大缺陷。由于生物活性炭存在大量的空隙,整体表面积很大,以及微生物繁殖的效率很高所以对有机物的降解力度非常高。
试验结果证明生物活性炭处理工艺不但能够对锰、铁达到很高的去除率,并且对有机物以及浊度的去除效果也很好,当运行停留时间为45min时,对COD、总磷、氨氮以及浊度的去除率分别高达55%、44%、85%以及43%.通过长时间的过滤,微生物能够将锰、铁离子充分氧化吸附,使废水达到回用标准。
