黃周滿++牛雯婧

摘要：隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，城市建設(shè)步伐不斷加快，城市污水的處理顯得尤為重要，處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥已成為環(huán)境中關(guān)注的熱點(diǎn)問題。以生活污水處理廠剩余污泥和農(nóng)業(yè)廢棄物，如小麥秸稈、花生殼和玉米芯等多種混合為原料，采取一定的方法制取活性炭，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：加入了秸稈的污泥制取的活性炭，空隙結(jié)構(gòu)較好，在對生活污水的處理加以應(yīng)用，對某些指標(biāo)如COD的吸附性能高于市售的商品活性炭。

關(guān)鍵詞：秸稈；剩余污泥；活性炭；制備

基金項(xiàng)目：本文系湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（No：B2014130）

中圖分類號： X7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.15.034

21世紀(jì)的今天，全球范圍內(nèi)有超過90%的城市生活污水處理上都采取了活性污泥法進(jìn)行處理，這種污水處理方法在操作中有很多的優(yōu)點(diǎn)，但也有許多缺點(diǎn)，其中之一便是會產(chǎn)生大量剩余污泥，我國目前有近3500座污水處理廠，污水處理能力約1.45億立方米/天，而每年將產(chǎn)生逾2500萬噸污泥（含水率約為80%）。這些污泥目前大多以填埋和焚燒的方式處理，給土地資源和環(huán)境質(zhì)量造成了嚴(yán)重影響。與此同時，農(nóng)業(yè)廢棄物的利用問題也逐漸凸顯，不加以處置也會帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

使用城市污水廠剩余污泥制備活性炭， 最早出現(xiàn)于20世紀(jì) 80 年代后期。 因?yàn)榛钚蕴恐谱鞒杀颈容^低廉，又可以在污水處理中祛除其中的污染物質(zhì)，對保護(hù)環(huán)境有很大的促進(jìn)作用，也能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此引起了國內(nèi)外研究人員的關(guān)注。

西班牙的 L.F.Calvo等研究了污水處理廠污泥燒制多孔吸附劑的工藝并對該多孔吸附劑在惡臭性氣體和水中污染物方面的吸附能力進(jìn)行了初步探究， 馬來西亞 Z.Abu-KaddOurah

研究了高溫股燒對活性污泥微孔結(jié)構(gòu)和多孔性的影響，英國倫敦 N.graham等進(jìn)行了污水廠污泥去除有機(jī)燃料廢水的研究[1]。

Peria-samy K.[2]等利用花生殼作為原料制備了活性炭用于吸附水中的Hg、Pb、Ni和Cu等重金屬離子，并取得了一定的研究進(jìn)展。

余蘭蘭、鐘秦[3]等以城市污水廠剩余污泥為原料，采用不同活化方法制備活性炭吸附劑，同時對比不同活化劑活化效果，并對影響活化產(chǎn)物吸附性能的因素進(jìn)行了研究。

陳友嵐、李炳堂等[4]采用了活性污泥和玉米秸稈混合制備活性炭，研究了其對垃圾滲濾液中有機(jī)物（以COD表征）的吸附效果及其主要影響因素。

韓彬、 周美華、 榮達(dá)[5]利用廉價的農(nóng)業(yè)廢棄物稻草秸稈，選擇磷酸氫二銨為活化劑嘗試在不同的活化溫度和預(yù)氧化的條件下來制備活性炭。

解立平、林偉剛、楊學(xué)民[6]研究了以城市垃圾中三種典型的固體有機(jī)廢棄物——紙張、鋸木屑、塑料的熱解產(chǎn)物為原料，以H2O為活化劑制備廢棄物基活性炭時吸附性能（以碘值表征）的影響因素。

焦其帥、胡永琪等以棉花秸稈為原料，采用KOH活化法制備活性炭，探討了關(guān)于炭化、活化處理過程中各實(shí)驗(yàn)條件對活性炭樣品性能的影響。

2 活性炭制備方法

2.1碳化法

碳化是一種在隔絕空氣條件下對原材料直接進(jìn)行加熱的制備活性炭的方法，原材料經(jīng)過碳化之后產(chǎn)生的微晶體大小主要是與原材料的成分、結(jié)構(gòu)和碳化溫度這三個因素有關(guān)[7]。

2.2物理活化法

物理活化法又稱之為氣體活化法，是指將原材料碳化后，利用活化氣體，如H2O、CO2、O2、煙道氣，在一定高溫下對碳元素進(jìn)行的一種弱氧化反應(yīng)，而使得碳材料的孔徑得以疏通、擴(kuò)大并發(fā)展，最終形成了活性碳所特有的多孔微晶型結(jié)構(gòu)[8]。

2.3化學(xué)活化法

化學(xué)活化法是將原材料與一定比例的化學(xué)藥劑進(jìn)行充分混合，隨后在惰性氣體中加熱，同時進(jìn)行活化和碳化的方法。通過添加化學(xué)藥劑使其產(chǎn)生反應(yīng)，即可使原料中的H和O等元素以H2O、CH4等小分子的形式逸出，并且可以在一定程度上抑制副產(chǎn)物焦油的形成，提高活性炭吸附劑的產(chǎn)率。其中常用的化學(xué)藥劑KOH、H2SO4、H3PO4、ZnCl2等。

綜合以上本論文采用了ZnCl2活化法，在原材料中加入ZnCl2溶液，在浸漬混合后放置在常溫下，隨后在惰性氣體的環(huán)境中加熱到500℃～700℃。通過ZnCl2的化學(xué)作用，使原材料中的H和O以H2O、CH4的形式釋放，從而最終形成多孔微晶活性炭吸附劑。用此制備的活性炭進(jìn)行廢水的吸附研究，結(jié)果得知化學(xué)活化法制備的活性炭吸附劑性能均呈現(xiàn)良好，吸附后的廢水其各項(xiàng)指標(biāo)都有了明顯的降低。

參考文獻(xiàn)

[1] 于遵，任愛玲.城市污泥的處理及污泥制活性炭的研究現(xiàn)狀[J].環(huán)保與安全，2006，（08）.

[2] 徐濤，劉曉勤.花生殼活性炭研究進(jìn)展[J].花生學(xué)報，2007，（03）.

[3] 余蘭蘭，鐘秦.剩余污泥制備活性炭吸附劑及其應(yīng)用研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2005，（8）.

[4] 陳友嵐，李炳堂.污泥秸稈活性炭深度處理垃圾滲濾液的研究[J].環(huán)境污染與防治，2014，（2）.

[5] 韓彬，周美華.稻草秸稈活性炭的制備及其表征[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2009，（4）.

[6] 解立平，林偉剛.廢棄物基活性炭吸附性能的探討[J].全國新型炭材料學(xué)術(shù)研討會.

[7] 舒威.污泥秸稈活性炭制備及參數(shù)研究[D].華中科技大學(xué)，2013.

[8] 翟玉斌.秸稈——污泥吸附劑的制備及其特性研究[D].

華中科技大學(xué)，2013.

作者簡介：黃周滿，碩士，武昌理工學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，講師，研究方向：水污染控制及固體廢物處理等研究；牛雯婧，武昌理工學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，本科在讀，研究方向：環(huán)境工程。