活性炭對灰水處理的可行性

　　與其他廢水流相比，灰水通常由50-80生活用水構(gòu)成，源頭分流的灰水污染物含量比較低。這些屬性使灰水的吸引力的源用于現(xiàn)場處理和再利用住宅用途如沖廁和灌溉。但是，由于存在微量的化學(xué)物和微生物，灰水如果處理不當(dāng)二次使用的話還是有風(fēng)險(xiǎn)的。因此，需要有效的處理技術(shù)來處理灰水，以確保安全回用。以前的大多數(shù)灰水的處理都是在生活污水處理廠中進(jìn)行的。但是，這種方法忽略了灰水回收的各種潛在分散應(yīng)用。所以開發(fā)一種被動的，易于操作的活性炭生物濾池，用于現(xiàn)場灰水處理，該濾池是為單個(gè)家庭，家庭集群或較小社區(qū)的規(guī)模量身定制的。

　　活性炭生物濾池設(shè)置

　　使用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的圓柱型反應(yīng)器(圖1)中進(jìn)行。該深度通常用于活性炭，并在先前的研究中建議同時(shí)增強(qiáng)有機(jī)物和其它物質(zhì)的去除。反應(yīng)器填充有韓研椰殼活性炭。對于生物濾池，推薦的介質(zhì)粒徑范圍是2–10mm，而最常用的范圍是2-4。活性炭濾池由兩個(gè)區(qū)域組成：頂部的不飽和區(qū)域，下面是飽和區(qū)域。飽和區(qū)的深度由出水口的高度控制(圖1)。合成的灰水在使用定時(shí)器控制蠕動泵送到活性炭濾池的頂部入口，并使用滴灌管將其分布在2厘米深的環(huán)氧涂層礫石層上，粒徑為4–7mm，以確保流入的活性合成濾水在下部活性炭濾池介質(zhì)中的水力負(fù)載均勻。然后，合成的灰水通過活性炭介質(zhì)及其覆蓋的生物膜滲透。合成灰水沿生物濾池深度沿橫截面的均勻分布可通過添加聚酯分配網(wǎng)來保持。還在活性炭下方添加了另一層相同的環(huán)氧涂層礫石，以最大程度地減少活性炭介質(zhì)內(nèi)的死區(qū)。經(jīng)過處理的廢水從活性炭濾池的底部排出。

　　圖1：用于灰水處理的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的單級不飽和飽和活性炭濾池的示意圖。

　　活性炭對灰水的處理效果

　　活性炭濾池在順利運(yùn)行253天后。在八個(gè)即操作條件下運(yùn)行，其中水力負(fù)荷率和有機(jī)負(fù)荷率逐漸增加，水力停留時(shí)間降低。圖2顯示了在整個(gè)操作的八個(gè)階段中，進(jìn)水，不飽和區(qū)流出物和最終流出物中的總化學(xué)需氧量濃度，以及其在不飽和區(qū)和飽和區(qū)中的去除效率。在這些階段中，活性炭始終實(shí)現(xiàn)了98%的平均總化學(xué)需氧量去除率，介于84%和>99%之間。沐浴和洗衣用合成灰水中的大多數(shù)有機(jī)物都是表面活性劑，它們來自洗滌劑和肥皂。表面活性劑的吸附及其需氧生物降解以前也有過測試。在特定條件下，活性炭可有效去除表面活性劑，效率達(dá)98%。使用需氧處理的表面活性劑的生物降解效率已經(jīng)報(bào)道了超過在大多數(shù)情況下90%，并且可以實(shí)現(xiàn)99.9%的去除效率。廢水的總化學(xué)需氧量平均為5.3mg，當(dāng)水力負(fù)荷率和有機(jī)負(fù)荷率逐從一個(gè)階段增加到另一個(gè)階段時(shí)，會出現(xiàn)一些峰。第六階段之后，在廢水中未觀察到銳利的化學(xué)需氧量峰。這可以歸因于在活性炭培養(yǎng)基上生長的生物膜的成熟。由于從階段VI開始開始出現(xiàn)不飽和區(qū)流出物的峰值，因此在飽和區(qū)的成熟明顯更為明顯。

　　圖2：進(jìn)水中不飽和廢水和總廢水中總化學(xué)需氧量的濃度以及兩種廢水中的去除百分率隨活性炭運(yùn)行時(shí)間的變化(d)。

　　達(dá)到的最低水力停留時(shí)間為2.4小時(shí)，其中大部分發(fā)生在飽和區(qū)，因?yàn)樵诜秋柡蛥^(qū)的保留時(shí)間少于10分鐘。盡管不飽和區(qū)中的水力停留時(shí)間較短，但活性炭中的大部分TCOD去除量(平均去除率的95%以上)都發(fā)生在該區(qū)域中，而飽和區(qū)的TCOD去除量卻少于5%(去除率超過95%)。剩余TCOD在大多數(shù)處理在不飽和區(qū)中進(jìn)行之后，可以將飽和區(qū)視為拋光步驟。在整個(gè)運(yùn)行期間，在非飽和或飽和區(qū)均未發(fā)現(xiàn)堵塞問題。但是，實(shí)際的灰水預(yù)計(jì)會包含更多的懸浮和漂浮物質(zhì)(例如，頭發(fā)和絨毛)，這可能會導(dǎo)致過濾器堵塞，因此建議安裝帶有中間壁擋板的上游儲水箱，三通連接入口/出口和/或粗濾器。根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算，占地面積為1平米的活性炭濾池可以充分處理八個(gè)人產(chǎn)生的灰水。該技術(shù)可以潛在地應(yīng)用于家庭或社區(qū)規(guī)模。

　　活性炭對灰水處理的可行性，經(jīng)過測試開發(fā)的單級不飽和飽和活性炭濾池，用于現(xiàn)場灰水處理。在該活性炭濾池在運(yùn)行的253天中，平均TCOD去除率達(dá)到98%，并完全去除了營養(yǎng)。濾池內(nèi)形成了功能良好的生物膜，其質(zhì)量和活性隨時(shí)間增加，在頂層觀察到最高值。初步的成本效益分析表明，使用活性炭來處理比較符合預(yù)期。如果有什么不明白的也可以咨詢我們。

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