[科普中国]-废水吸附处理法

废水吸附处理法是指利用多孔性固体（称为吸附剂）吸附废水中某种或几种污染物（称为吸附质），以回收或去除某些污染物，从而使废水得到净化的方法。吸附法单元操作通常包括三个步骤。首先是使废水和固体吸附剂接触，废水中的污染物被吸附剂吸附；第二步将吸附有污染物的吸附剂与废水分离；最后进行吸附剂的再生或更新。按接触、分离的方式，吸附操作可分为静态间歇吸附法和动态连续吸附法两种。

简介生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子，有些细菌在生长过程中释放的蛋白质，能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点，已经被广泛应用。

利用多孔性固体（称为吸附剂）吸附废水中某种或几种污染物（称为吸附质），以回收或去除某些污染物，从而使废水得到净化的方法。

废水吸附处理法是废水物理化学处理法之一种。有物理吸附和化学吸附之分。前者没选择性，是放热过程，温度降低利于吸附；后者具选择性，系吸热过程，温度升高利于吸附1。

原理吸附过程是溶剂、溶质和固体吸附剂综合体系中的界面现象。吸附现象的第一种推动力是溶剂对溶质的排斥作用，决定这种作用强度的重要因素是溶质的溶解度，溶质同溶剂的化学特性越相近，溶解度就越大，被多孔性固体吸附的趋势就越小；反之，溶质同溶剂的化学特性相差越大，溶解度越小，被吸附的趋势就越大。在水溶液中，溶剂水具有强极性，一些非极性的有机物就容易受到水的排斥，而被吸附在非极性的吸附剂表面上。吸附现象的第二种推动力是多孔性固体对溶质的亲和吸引作用，包括范德瓦耳斯力、静电引力以及化学键或氢键作用力。在范德瓦耳斯力或静电吸引力作用下进行的吸附称为物理吸附。这两种力是没有选择性的，因而物理吸附可以发生在固体吸附剂与任何溶质之间，但吸附强度则因吸附对象的不同而有很大差别。范德瓦耳斯力的作用强度较小，作用范围也小，因而吸附不牢固，具有可逆性，并可以形成多分子层的吸附。物理吸附过程是放热过程，温度降低有利于吸附，温度升高有利于解吸。在化学键力或氢键力作用下进行的吸附称为化学吸附。化学键力只存在于特定的各原子之间，所以化学吸附是有选择性的。化学键力的强度较大，其作用力范围不超过分子大小，因而化学吸附可逆性较差，只形成单分子层吸附。化学吸附是吸热过程，温度升高有利于吸附。物理吸附和化学吸附往往并存在吸附过程中。

单元操作吸附法单元操作通常包括三个步骤。首先是使废水和固体吸附剂接触，废水中的污染物被吸附剂吸附；第二步将吸附有污染物的吸附剂与废水分离；最后进行吸附剂的再生或更新。按接触、分离的方式，吸附操作可分为静态间歇吸附法和动态连续吸附法两种。

静态间歇吸附法把一定数量的吸附剂投入反应池内的废水中，使吸附剂和废水充分接触，经过一定时间达到吸附平衡后，利用沉淀法或再辅以过滤将吸附剂从废水中分离出来。反应池有两种类型，一种是搅拌器型，利用搅拌器在整个池内进行快速搅拌，使吸附剂与废水进行接触反应；另一种为泥浆接触型，反应槽构造和循环澄清池的反应室型式相同，在池内保持一定浓度的吸附剂。为了防止吸附剂被处理水带出，影响出水水质，可投加一定量的混凝剂。如果希望通过一次吸附就把污染物的浓度降到所要求的程度，吸附剂的吸附容量就不能充分利用，因此往往采用多次吸附、分离的方法，以减少吸附剂用量。泥浆接触型反应池依流动方式有顺流一级吸附、顺流多级吸附和逆流多级吸附等工艺流程。

动态连续吸附法这种方法是在流动条件下进行吸附,相当于连续进行多次吸附,即在废水连续通过吸附剂填料层时，吸附去除其中的污染物。其吸附装置有固定床、膨胀床和移动床等型式。各种吸附装置可单独、并联或串联运行，按水流方向可分为上向流式和下向流式两种，按承受的压力可分为重力式和压力式两种。得到广泛使用的是固定床吸附系统。

动态连续吸附法，可以利用吸附柱试验绘制穿透曲线来确定最佳的操作参数。穿透曲线是出水中残留污染物浓度 C与吸附柱过水量V之间的关系曲线。在通水初期，出水中污染物含量C1低于允许数值,水质良好,随着处理水量的增加，出水中污染物的浓度逐渐增高，当出水中污染物浓度达到允许数值C2的那一点C称为穿透点。越过穿透点后继续通水,出水中污染物的浓度急剧增加，直至接近于废水浓度C0。曲线、ABCD为吸附柱在特定接触时间下的穿透曲线。曲线CD越陡，表明吸附作用越好，吸附剂的利用率越高。

固定床吸附系统构造类似快滤池。当吸附剂吸附污染物达到饱和时，把吸附柱中失效的吸附剂全部取出,更换新的或再生的吸附剂。为了充分利用吸附剂的吸附容量，可采用多级串联吸附方式。但多级患联系统会增加投资费用和电能消耗。处理水量较大时，应用两个或更多的固定床并联运行是经济的。在这种情况下，应使各吸附柱更换吸附剂的时间相互错开，从各吸附柱流出的处理水的水质虽然各不相同，但混合后仍可得到合乎要求的出水水质，从而使吸附剂的消耗率降到最低程度。

上向流式膨胀床吸附装置也可并联或串联运行。水流自下而上通过填充层,使吸附剂体积大约膨胀10%。膨胀床不能截留悬浮固体，如果要去除悬浮固体,应当增加预处理或后处理设备。膨胀床内水流阻力增加缓慢,不需要频繁地进行反冲洗,因而具有长时间连续运转的优点。但因吸附剂底部污染严重，与下向流相比，吸附剂的冲洗却困难得多。

移动床吸附装置是逆流运行方法的一种改进装置。移动床有吸附剂连续移动和间歇移动两种型式。通常所说的移动床是指间歇移动吸附装置。废水上向流或下向流通过固定床吸附柱，运行一定时间后,停止进水,按与水流相反的方向把吸附剂移动排出，排出量一般为总量的2～10%；同时,把新的或再生的吸附剂补充到吸附柱内。移动频率因处理的水量、水质不同，差别甚大。在稳定的工作条件下，如使吸附剂与吸附带以相同的速度向下移动，则吸附带在吸附剂定量排出后就会停留在填充层某固定的位置上。因此，在理论上，移动床的填充高度与吸附带的长度相当即可，填充的吸附剂量可较固定床的少。而在出口处处理水与新吸附剂相接触，从而提高水质，而将排出的吸附剂与进口废水相接触，使吸附剂的吸附容量接近于最大值。移动床具有装置小、占地面积少、费用低、出水水质稳定等优点，但装置复杂，运行管理不方便，须定期开启、关闭阀门，各类阀门磨损较快。此外，移动床不能频繁地反冲洗，进水应设置预处理设备，以保证进水中悬浮固体在10毫克/升以下。

吸附剂除了广泛应用的活性炭外，合成的大孔吸附树脂也能有效地去除废水中难分解的有机物，尤其是去除酚类化合物、表面活性物质和色度。失效的大孔吸附树脂可用稀碱液或有机溶剂再生，同时还可以从再生废液中回收有用的物质，如酚、木质素等。这种吸附剂尚处于研究和发展阶段。已开展的试验项目有：用大孔吸附树脂从含酚废水中回收酚，从炸药废水中去除三硝基甲苯，从洗涤废水中回收烷基苯磺酸钠，从纸浆废水中去除磺化木质素，从棉布印染废水中去除化学需氧量和色度，从城市污水的二级处理出水中去除难降解的有机物和色度等。

在废水处理中还可以使用炉渣、焦炭、硅藻土、褐煤、泥煤、粘土等廉价吸附剂，不过它们的吸附容量小，去除污染物的效率不高1。

本词条内容贡献者为:

黄头生 - 副教授 - 华北电力大学