石油化工废水经过严格的生化处理后,其出水COD中残余的往往是微生物难以降解的溶解性微生物产物(SMP)和微量难降解有机物,这些物质具有中低分子量、亲水性强和一定的生物毒性。传统的活性炭吸附虽然效果卓越,但优质的柱状或颗粒活性炭价格昂贵,再生能耗大,使其在全生命周期成本上不具备优势。粉状活性焦,作为一种介于褐煤焦和商品活性炭之间的廉价吸附材料,拥有巨大的比表面积和特别丰富的介孔(2-50nm),恰好与石化尾水中溶解态有机物的分子尺寸匹配。将其作为流化床的吸附剂,并耦合热再生系统,为这一应用场景提供了一种经济高效的解决方案。
在工艺流程上,生化出水进入一个上流式的流化床吸附塔。底部布水器使得细颗粒的粉状活性焦在塔内呈流化态,与废水剧烈混合,固液接触面积巨大,传质效率极高。废水中的有机物在短短几分钟内就被吸附到活性焦的介孔中。吸附后的水-焦混合物从塔顶流出,进入后续的高效澄清或膜分离装置,实现净水和废焦的分离。纯净的产水达标排放。分离出的废焦浆,此时含有吸附的有机物和大量水分,被送入一个类似于PACT湿式氧化再生的热再生系统,或直接经过机械脱水后,进入一个带有尾气处理的间接加热回转窑中进行热再生。在高温(500-850℃)和缺氧气氛下,被吸附的有机物被热解气化,活性焦的孔隙结构得到恢复,再生后的活性焦经冷却、筛分后,再与水混合成浆,被泵回吸附塔循环使用,仅需补充少量新焦来弥补再生过程中的磨损损耗。
该工艺的竞争力在于其综合成本的降低。粉状活性焦的原材料通常是价格低廉的煤粉或石油焦,通过一步物理或化学活化法制得,其吨价远低于高品质的椰壳或煤质商品活性炭。而且,由于是针对石化尾水中的中等分子量有机物,其对吸附剂微孔结构要求不高,活性焦介孔发达的特性恰到好处。通过连续的吸附-再生循环,有机物的去除成本可以控制在一个令人接受的范围内,同时避免了使用高级氧化所产生的高昂电耗或药剂费。这条技术路线为处理量大、有机物浓度不高的工业生化尾水,提供了一条令人眼前一亮的物化处理新途径。
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