張曉虹

（寧夏寧東科技創(chuàng)業(yè)投資有限公司，寧夏銀川 750002）

近年來，隨著中國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，環(huán)保成為化工生產(chǎn)高度關(guān)注的焦點問題[1]。電脫鹽廢水是一種來自石油電脫鹽工序產(chǎn)生的含鹽有機廢水，占煉油廠廢水的3%左右，具有水質(zhì)差、成分復(fù)雜、色度低、COD 值高等特點[2-6]。目前，國內(nèi)電脫鹽廢水采用重力分離、旋流分離、化學(xué)破乳、超聲波破乳等隔油預(yù)處理技術(shù)后[7-8]，石油類物質(zhì)含量低于200 mg/L，COD 值低于1 000 mg/L時，直接排入廠區(qū)污水處理系統(tǒng)。但是傳統(tǒng)技術(shù)預(yù)處理后COD 值依然較高，平均達到3 000 mg/L 左右[9-11]，大大增加了后端污水處理系統(tǒng)的運行壓力，導(dǎo)致日常運行穩(wěn)定性差、操作成本高等難題。

蘭炭末是一種高溫炭化的蘭炭廢料，具有較高的比表面積、吸附性能好、機械強度好、化學(xué)活性高、低灰、低硫等特點[12-13]。另外，蘭炭末來源廣泛，價格便宜，可作為一種工業(yè)廢水吸附劑廣泛使用[14-15]。本文選用粒徑大于15 mm 的蘭炭末作為電脫鹽廢水吸附劑，經(jīng)過靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附評價實驗、掃描電鏡（SEM）表征分析等，研究了蘭炭末對電脫鹽廢水吸附飽和時間、吸附效率和吸附裝置等。

1 實驗部分

1.1 實驗原料與儀器

振蕩器（SHZ-C 型）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（SL101FM-1型）；抽濾機（SHZ-Ⅲ型）；M 電熱套（KD 型）；電導(dǎo)率儀（DDS-11A 型）；分光光度計（722S 型）；pH 計（PHS-25型）；動態(tài)吸附模擬裝置（自制）；物理吸附儀（ASAP 2060 型）；SEM 掃描電子顯微鏡。

電脫鹽廢水（中國石油寧夏煉化公司，石油類物質(zhì)含量1 050 mg/L，COD 值為13 000 mg/L）；高錳酸鉀（分析純）；蘭炭末樣品1#、2#（1# 為中大孔蘭炭末、2#為微孔蘭炭末，參數(shù)見表1，寧夏金圓化工有限公司）。

表1 蘭炭末性能參數(shù)

1.2 電脫鹽廢水吸附評價系統(tǒng)設(shè)計

動態(tài)吸附評價實驗方法：開啟電源，完成系統(tǒng)試漏檢查后，裝填蘭炭末至吸附柱內(nèi)部，廢水箱加入電脫鹽廢水，打開開關(guān)閥，開啟整套評價裝置。設(shè)定流速，啟動污水泵，電脫鹽廢水經(jīng)過油水分離器和兩級蘭炭末吸附柱，石油類物質(zhì)分離后進入廢液箱6，吸附凈化后的廢水進入廢液箱12（圖1）。

圖1 蘭炭末電脫鹽廢水吸附評價系統(tǒng)示意圖

1.3 吸附劑預(yù)處理

為避免吸附劑顆粒過細造成吸流損和壓降，將蘭炭末1# 和2#樣品經(jīng)60 目篩子篩分，取篩上部分作為廢液吸附劑開展電脫鹽廢水的靜態(tài)和動態(tài)吸附評價實驗。

1.4 靜態(tài)吸附評價實驗

1.4.1 吸附劑孔徑對吸附效果的影響 取蘭炭末1#和2#樣品各15 g，置于500 mL 錐形瓶中，分別加入100 mL 電脫鹽廢水。常溫下，在振蕩器中以150 r/min的振蕩速率振蕩2 h，測定COD 值。

1.4.2 吸附劑投加量對吸附效果的影響 選1.4.1 中最佳蘭炭末樣品，取5、10、15、20、25、30、35 g 蘭炭末置于500 mL 錐形瓶中，分別加入100 mL 電脫鹽廢水。常溫下，在振蕩器中以150 r/min 的振蕩速率振蕩2 h，測定COD 值。

1.4.3 分離因素和飽和吸附時間 分別取15 g 蘭炭末、100 mL 電脫鹽廢水放置7 個500 mL 錐形瓶內(nèi)，在振蕩器中以150 r/min 的振蕩速率振蕩，每隔30 min取一個樣進行測試。

1.5 動態(tài)吸附評價實驗

1.5.1 吸附劑填裝量與廢液流量的關(guān)系 取120、150、200、300 g 的吸附劑分別填充于吸附柱中，在流速為0.6 L/h 的情況下穩(wěn)定流動10 min，然后測定出口廢液的COD 值，并觀察填料上層廢液累積情況。

1.5.2 動態(tài)吸附評價實驗 選取吸附劑最佳填裝量填充至兩級吸附柱內(nèi)部，調(diào)節(jié)廢液泵流量為0.6 L/h，啟動泵，常溫下每隔60 min 取樣一次進行COD 值測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 靜態(tài)吸附結(jié)果

常溫下，不同孔徑的蘭炭末對電脫鹽廢水中有機物的去除影響見圖2～圖4。由圖2 可知，中大孔蘭炭末吸附劑對電脫鹽廢水的吸附效果較好，蘭炭末投加量越大，電脫鹽廢水COD 值降低越大。在蘭炭末的投加量為12 g、吸附2 h 后，可將電脫鹽廢水COD 值降低到1 000 mg/L 以下。由圖3 可知，吸附劑投加量一定時，廢水COD 值隨時間增大而降低。在投加量為20 g、吸附時間為3 h 時，達到蘭炭末耗竭點。由圖4 可知，在蘭炭末吸附廢水過程中，廢水電導(dǎo)率和pH 值都不隨吸附時間變化而變化。

圖2 投加量對電脫鹽廢水COD 值的影響

圖3 不同吸附時間對去除COD 值影響

圖4 吸附時間對電脫鹽廢水的pH 值和電導(dǎo)率的影響

2.2 動態(tài)吸附結(jié)果

蘭炭末與電脫鹽廢水質(zhì)量比大于4∶1 時，常溫下穩(wěn)定吸附10 min，填料層上端壓降正常無積液，可將COD 值由13 000 mg/L 左右降低至1 000 mg/L 以下（圖5）（固液比為吸附柱內(nèi)投入蘭炭末的量與每小時通過廢水量的比值）。當(dāng)吸附柱高徑比為4∶1 時，流速為0.6 L/h，常溫下，蘭炭末吸附6 h 達到耗竭點（蘭炭末穿透），8 h 內(nèi)可以保持廢水COD 值在1 000 mg/L以下（圖6）。

圖5 固液比對COD 值的影響

圖6 吸附時間對COD 值的影響

2.3 表征與分析

對蘭炭末進行表征分析（圖7、圖8）。由圖7、圖8可知，1#中大孔蘭炭末在吸附飽和后，中大孔蘭炭末逐漸變?yōu)槲⒖卓紫督Y(jié)構(gòu)的蘭炭末；1#中大孔蘭炭末在吸附飽和后，原有的中大孔大部分被所吸附有機組分堵塞，中大孔結(jié)構(gòu)縮小明顯。

圖7 1#樣品吸附飽和前SEM 圖

圖8 1#樣品吸附飽和后SEM 圖

3 結(jié)論

（1）電脫鹽廢水中的大分子有機物較多，中大孔蘭炭末更有利于COD 值去除，但隨著吸附時間的延長，中大孔堵塞并逐漸向微孔過渡，吸附效率也隨著逐漸下降。

（2）粒徑15 mm 以上的中大孔蘭炭末，吸附塔填料高徑比4∶1，廢液流速為0.6 L/h 時，電脫鹽廢水中COD 值的去除率可達92.3%，最大吸附時間為10 h。

（3）蘭炭末處理電脫鹽廢水COD 值效果顯著，1 t蘭炭末可處理10 t 廢水，吸附后蘭炭末可作為鍋爐燃料使用，節(jié)能且無二次污染。