1. Pojam KPK i BPK
Prije svega, kako bismo bolje razumjeli učinak uklanjanja aktivnog ugljena na KPK, moramo jasno razumjeti značenje KPK i BPK, dva pokazatelja praćenja kvalitete vode. KPK i BPK pokazatelji su za mjerenje stupnja organskog onečišćenja vode, a odražavaju sposobnost vode da u određenim uvjetima troši kisik.
COD (Kemijska potrošnja kisika): Označava količinu kisika potrebnu za sve organske tvari koje mogu oksidirati u vodi pod djelovanjem jakih oksidansa. Ukratko, COD odražava ukupnu količinu organskih onečišćujućih tvari u vodi. Što je vrijednost KPK veća, to je u vodi više organskih onečišćujućih tvari i kvaliteta vode je lošija.
BPK (biokemijska potrošnja kisika): označava količinu kisika potrebnu za razgradnju organske tvari u vodi od strane mikroorganizama pod određenim temperaturnim i vremenskim uvjetima. BPK uglavnom odražava sadržaj biorazgradive organske tvari u vodi, koji je obično niži od vrijednosti KPK.
Iako i KPK i BPK mogu odražavati stupanj onečišćenja vode, KPK je sveobuhvatniji jer uključuje sve organske tvari koje mogu oksidirati, bilo da su lako razgradive ili teško razgradljive. Stoga je smanjenje KPK važan cilj u procesu pročišćavanja otpadnih voda.
2. Učinak uklanjanja aktivnog ugljena na KPK
Aktivni ugljen je porozni ugljični materijal s izuzetno jakim kapacitetom adsorpcije. Može ukloniti organske i anorganske tvari u vodi fizičkom adsorpcijom, kemijskom adsorpcijom i drugim metodama. Stoga se aktivni ugljen često koristi za smanjenje KPK u pročišćavanju otpadnih voda, posebno kada se radi o nekim teško razgradivim organskim tvarima, učinak aktivnog ugljena je posebno značajan.
Mehanizam adsorpcije aktivnog ugljena: Princip dekontaminacije aktivnog ugljena uglavnom je adsorpcija organske tvari u vodi kroz veliki broj mikropora i mezopora na njezinoj površini. Zbog snažne interakcije između organske tvari i aktivnog ugljena, ta će se organska tvar adsorbirati na površinu ili pore aktivnog ugljena, čime se smanjuje KPK vrijednost u vodi.
Čimbenici koji utječu na učinkovitost uklanjanja KPK: Na učinkovitost uklanjanja KPK aktivnim ugljenom utječu mnogi čimbenici, koji uglavnom uključuju:
Vrste aktivnog ugljena: Aktivni ugljen različitih oblika (kao što je aktivni ugljen u obliku stupca, aktivni ugljen u obliku granula, aktivni ugljen u prahu) ima različite raspodjele veličine pora i svojstva adsorpcije, tako da je njegov učinak uklanjanja KPK također različit, među kojima aktivni ugljen u prahu ima najbolja stopa uklanjanja.
Vrijeme adsorpcije: Adsorpcija aktivnog ugljena je dinamičan proces. Obično, s produljenjem vremena adsorpcije, učinak uklanjanja postupno će se povećavati, ali nakon određenog vremenskog razdoblja težit će zasićenju i više neće moći učinkovito ukloniti COD.
PH vrijednost: pH vode ima važan utjecaj na adsorpcijski učinak aktivnog ugljena. Općenito govoreći, adsorpcijski učinak aktivnog ugljena bolji je u slabo kiseloj do neutralnoj sredini.
Temperatura reakcije: Povećanje temperature obično povećava brzinu adsorpcije aktivnog ugljena, ali previsoka temperatura može uništiti strukturu aktivnog ugljena i smanjiti njegovu sposobnost adsorpcije.
Količina aktivnog ugljena: Količina aktivnog ugljena izravno određuje njegov učinak u uklanjanju KPK. U slučaju visokog COD-a, potrebno je povećati količinu aktivnog ugljena kako bi se poboljšala stopa uklanjanja.
Vrijeme miješanja: miješanje pomaže zagađivačima u vodi da u potpunosti dođu u kontakt s aktivnim ugljenom, čime se poboljšava učinkovitost adsorpcije.
3. Primjenjivost aktivnog ugljena na različitim razinama KPK
Iako aktivni ugljen može učinkovito smanjiti KPK, opseg njegove primjene nije neograničen. U stvari, učinak uklanjanja aktivnog ugljena na KPK usko je povezan s koncentracijom KPK u vodi. Kod obrade otpadnih voda s visokim COD-om, oslanjanje isključivo na aktivni ugljen može dovesti do pretjeranih troškova. Stoga je pri odabiru korištenja aktivnog ugljena potrebno uzeti u obzir specifičnu razinu KPK.
Kada je vrijednost KPK niska (50-500 mg/L): Za otpadne vode s niskom vrijednošću KPK, aktivni ugljen je prikladnija metoda pročišćavanja. U ovom trenutku, organska tvar u vodi ima određeni stupanj poteškoća u razgradnji, i to neće učiniti upotrebu aktivnog ugljena preskupom. Stoga uporaba aktivnog ugljena u ovom slučaju može učinkovito smanjiti KPK uz održavanje relativno ekonomičnih troškova liječenja.
When the COD value is high (>500 mg/L): kada je vrijednost KPK u vodi visoka, učinak uklanjanja KPK samo aktivnim ugljenom bit će znatno smanjen. U ovom trenutku, adsorpcijski kapacitet aktivnog ugljena postupno će se približiti zasićenju, a troškovi tretmana će također naglo porasti. Stoga je za otpadnu vodu s KPK vrijednošću većom od 500 mg/L obično potrebno koristiti aktivni ugljen u kombinaciji s drugim metodama obrade (kao što je oksidacijska obrada, membranska filtracija, biološka obrada itd.) kako bi se poboljšao ukupni učinak obrade i smanjiti troškove.
4. Najbolje vrijeme za korištenje aktivnog ugljena u uklanjanju KPK
U skladu s karakteristikama razgradnje organske tvari u vodi, nekoliko kubičnih metara aktivnog ugljena obično se koristi u zadnjem kraju pročišćavanja otpadnih voda, posebno u kasnijoj fazi pročišćavanja, kako bi se dalje uklonila teško razgradiva organska tvar u vodi. Slijedi nekoliko ključnih točaka za primjenu aktivnog ugljena u pročišćavanju otpadnih voda:
Faza predobrade: kada je vrijednost KPK visoka, često je potrebno prvo upotrijebiti fizikalne i kemijske metode (kao što su koagulacija, taloženje, membranska filtracija itd.) za predobradu kako bi se smanjila koncentracija KPK i smanjio teret naknadnog aktivnog ugljena.
Faza naknadne obrade: kada je lako razgradiva organska tvar u vodi biorazgrađena ili uklonjena drugim metodama, aktivni ugljen se može koristiti za daljnje uklanjanje organske tvari koja se teško razgradi, optimizira kvalitetu vode i smanjuje KPK vrijednost na odgovarajući raspon.
Stupanj dubinske obrade: U nekim industrijama ili regijama koje moraju zadovoljiti standarde ekstremno niske emisije KPK, aktivni ugljen se može koristiti kao dio duboke obrade kako bi se osiguralo da kvaliteta ispuštene vode zadovoljava stroge zahtjeve zaštite okoliša.
5. Preporuke za primjenu aktivnog ugljena u uklanjanju KPK
Adsorpcijska svojstva aktivnog ugljena čine ga važnom ulogom u pročišćavanju otpadnih voda, posebno u pročišćavanju organskih tvari koje se teško razgrađuju. Međutim, treba li odabrati aktivni ugljen i kada koristiti aktivni ugljen treba razumno odlučiti na temelju koncentracije KPK u vodnom tijelu. Za otpadne vode s KPK vrijednošću od 50-500 mg/L, aktivni ugljen je učinkovitiji kao pozadinska metoda pročišćavanja, ali u slučaju ekstremno visokih KPK vrijednosti, učinak pročišćavanja oslanjanja isključivo na aktivni ugljen je ograničen. , te ga treba koristiti u kombinaciji s drugim metodama liječenja.
Stoga, kada se koristi aktivni ugljen, treba sveobuhvatno razmotriti koncentraciju KPK, vrstu aktivnog ugljena, okolinu uporabe i druge uvjete procesa kako bi se postigla optimizacija isplativosti.