Mewn prosiectau rhyddhau sero ar gyfer dŵr gwastraff cemegol glo (CCGC), mae diraddio deunydd organig yn aml yn defnyddio proses debyg i ddŵr gwastraff trefol, sy'n cynnwys "pretreatment + triniaeth biocemegol + triniaeth uwch," cyn mynd i mewn i system grisialu crynodiad ac anweddiad pilen. Mae cael gwared ar CODcr ar ôl canolbwyntio wedi bod yn her ers amser maith ym maes gollwng dim o ddŵr gwastraff cemegol glo. Mae rhai technolegau dichonadwy wedi cael eu hanwybyddu, tra bod technolegau anymarferol wedi cymryd y llwyfan. Mae'r erthygl hon yn archwilio cymhwysedd arsugniad carbon wedi'i actifadu mewn gollyngiadau sero o ddŵr gwastraff cemegol glo er mwyn i weithwyr proffesiynol trin dŵr gyfeirio ato.
I. Llygryddion Organig Mawr mewn Dŵr Gwastraff Cemegol Glo
Mae dŵr gwastraff cemegol glo yn waith nodweddiadol anodd-i drin dŵr gwastraff diwydiannol a gynhyrchir yn ystod prosesau prosesu glo amrywiol. Hydrocarbonau aromatig yw'r prif gyfrannwr at CODcr mewn dŵr gwastraff cemegol glo, gan gyfrif am dros 50%. Mae cyfansoddion bensen (BTEX, bensen, tolwen, ethylbensen, p-xylene), ffenolau, a hydrocarbonau aromatig polysyclig (PAHs) yn enghreifftiau nodweddiadol. Roedd Zhang et al. astudio'r newidiadau mewn deunydd organig mewn dŵr gwastraff cemegol glo yn ystod y broses drin, gan brofi, ar ôl y broses "pretreatment + triniaeth biocemegol + triniaeth uwch", bod cyfran y moleciwlau mawr o ddeunydd organig yn y dŵr wedi cynyddu (yn groes i honiadau rhai sefydliadau dylunio neu unedau EPC bod y mater organig sy'n weddill yn anodd i gael gwared â moleciwlau bach), a daeth y cyfansoddiad yn fater organig dominyddol. (Cyfeirnod: Zhang L, Liu H, Wang Y, et al. Nodweddion cyfansoddiadol mater organig toddedig yn ystod triniaeth dŵr gwastraff hylifedd glo a'i oblygiadau amgylcheddol[J]. Gwyddoniaeth Cyfanswm yr Amgylchedd, 2020, 704: 135409.)
II. Ymchwil ar Berfformiad Arsugniad Carbon Actifedig ar gyfer Dŵr Gwastraff Cemegol Glo
Yr union ddeunydd organig sy'n weddill, PAHs yn bennaf, sydd wedi dod yn broblem dagfa yn y prosiect gollyngiadau sero o ddŵr gwastraff cemegol glo. Ar ôl i'r materion organig hyn fynd i mewn i'r adran crynodiad bilen, mae eu crynodiad yn dyblu. Mae rhai sefydliadau dylunio neu unedau EPC yn hyrwyddo technoleg arsugniad carbon wedi'i actifadu yn gryf yn ystod y cam crynodiad pilen, heb unrhyw ddadansoddiad beirniadol nac yn seiliedig ar honiadau di-sail. Yn y pen draw maent yn dod i'r casgliad bod arsugniad carbon activated o CODcr yn ymarferol cyn crynodiad bilen neu grisialu anweddiad. Fodd bynnag, a yw technoleg arsugniad carbon wedi'i actifadu yn wirioneddol addas ar gyfer cael gwared ar ddeunydd organig ymhellach, PAHs yn bennaf?
Mae gan garbon actifedig gronynnog (GAC) faint mandwll cyfartalog rhwng 3.2 a 3.4 nm, gyda micropores yn cyfrif am 25%-27% a mesoporau yn cyfrif am 73%-75%. Mae gan PAHs dros 100 o strwythurau moleciwlaidd, a naffthalene, acenaphthene, fluorene, a phenanthrene yw'r prif gyfansoddion mewn dŵr gwastraff cemegol glo. Mae astudiaethau gan Dinushika et al. wedi canfod bod gan naphthalene ac acenaphthene gyfeintiau molar cymharol fach a meintiau moleciwlaidd, gan arwain at gyfraddau arsugniad cymharol uchel ar eu cyfer gan GAC, tra bod gan fluorene a phenanthrene gyfeintiau molar a meintiau moleciwlaidd cymharol fawr, gan arwain at gyfraddau arsugniad cymharol isel gan GAC. Mae GAC yn cyrraedd cydbwysedd arsugniad ar gyfer naphthalene ac acenaphthene mewn 4-8 h, gyda chynhwysedd arsugniad o tua 14 mg / g. Mae GAC yn cyrraedd cydbwysedd arsugniad ar gyfer fflworene a ffenanthren mewn 16-24 h, gyda chynhwysedd arsugniad o tua 12 mg/g, sy'n cyfateb i 36 mg CODcr/g GAC. (Cyfeirnod: Eeshwarasinghe D, Loganathan P, Kalaruban M, et al. Tynnu hydrocarbonau aromatig polysyclig o ddŵr gan ddefnyddio carbon actifedig gronynnog: astudiaethau arsugniad cinetig ac ecwilibriwm[J]. Ymchwil Gwyddor yr Amgylchedd a Llygredd, 2018, 25(14): 13524: 13524:
III. Trafodaeth ar Gymhwysiad Ymarferol Arsugniad Carbon Actifedig
Mewn cymwysiadau ymarferol, os yw'r amser preswylio ar gyfer arsugniad carbon wedi'i actifadu wedi'i osod i 16-24 h, byddai angen hidlwyr arsugniad lluosog, sy'n amlwg yn anymarferol. Mae amser preswylio o tua 4 awr yn rhesymol, ond ar yr adeg hon, mae GAC yn amsugno naphthalene yn bennaf, ac nid oes ganddo unrhyw effaith arsugniad sylweddol ar PAHs eraill megis acenaphthene, fluorene, a phenanthrene.
O safbwynt graddfa offer y gwely hidlo arsugniad, nid yw amser preswylio o 4 awr yn fyr. Gan dybio bod y cyfaint dŵr sy'n weddill o ddŵr gwastraff cemegol glo ar ôl "pretreatment + triniaeth fiolegol + triniaeth uwch + crynodiad bilen" yn 10 m³/h, a bod amser preswylio'r gwely hidlo arsugniad wedi'i osod ar 4 awr, yna mae angen 6 gwely hidlo arsugniad gyda diamedr o 1.8 m ac uchder o 5 m (3 ar gyfer defnydd a 3 ar gyfer adfywio). Yn yr un modd, os yw cyfaint y dŵr i'w drin yn 100 m³/h, yna byddai angen 60 o welyau hidlo arsugniad o'r fath, gan wneud graddfa'r offer yn eithaf mawr.
O ran defnydd GAC, gan gymryd y dŵr gwastraff cemegol glo 10 m³/h uchod fel enghraifft, gyda CODcr o 1000 mg/L (30% ohono'n naphthalene), gall amser cadw o 4 h leihau CODcr i 700 mg/L. Os mai'r disgwyl yw adfywio'r tair hidlydd arsugniad bob 7 diwrnod (168 h), yna mae angen 14 t o GAC yn y tri thanc arsugniad, ac mae angen 28 t o GAC yn y chwe thanc arsugniad. Dwysedd swmp GAC yw 450 ~ 600 kg/m³, felly mae 28 t o GAC yn cyfateb i 46 ~ 62 m³, sy'n golygu bod y chwe hidlydd arsugniad bron yn llawn (mae sefydliad dylunio yn aml yn dylunio i lenwi hidlwyr arsugniad gyda GAC mewn sero-prosiectau gollwng dŵr gwastraff). Er mwyn sicrhau'r amser cadw a'r gyfradd ehangu adlif, mae angen dyblu'r raddfa offer ymhellach.
At hynny, mae nifer o astudiaethau wedi dangos, ar ôl 3 ~ 4 o adfywiad thermol GAC, bod ei allu arsugniad yn gostwng i fwy nag 80% o'r carbon newydd, ac ar ôl 5 ~ 10 adfywiad thermol, mae'r GAC yn ei hanfod yn annefnyddiadwy. Mae'r enghraifft uchod yn rhagdybio adfywio bob 7 diwrnod, sy'n golygu bod gan y swp hwn o garbon wedi'i actifadu oes o ddim mwy na chwe mis, gan arwain at gostau enfawr ar gyfer adfywio ac ailosod carbon. Ymhellach, mae adfywio yn ei hanfod yn golygu rhyddhau'r deunydd organig a arsugnir gan y GAC yn ôl i'r atmosffer; mewn gwirionedd, nid yw'r GAC yn dileu'r mater organig mewn gwirionedd.