Anwendung von Aktivkohle bei der Behandlung von Hausabwässern

Thread Content

Aktivkohle ist ein weit verbreiteter Adsorptionsstoff bei der Behandlung von Abwasser aus Haushalten und gibt es in granulierter sowie pulverförmiger Form. Pulveraktivkohle hat eine lange Geschichte in der Abwasserbehandlung im In- und Ausland. Die Rohstoffe für die Herstellung von Aktivkohle sind überall erhältlich – darunter Fruchtschalen, Holz sowie Abfallmaterialien. Unter diesen Rohstoffen sind Fruchtschalen die beste Wahl. Aufgrund von Beschränkungen in Bezug auf die Verfügbarkeit dieser Rohstoffe sowie deren Lagerung und Verarbeitung ist ihr Preis jedoch zu hoch. Derzeit sucht unser Land nach verschiedenen Methoden, um Abfälle und andere Materialien als Rohstoffe zur Herstellung von Aktivkohle zu nutzen. Schon jetzt werden Abfälle wie Walnussschalen, Bambus sowie Zigarettenstummel als Rohstoffe verwendet. Im Folgenden werden einige Aspekte bezüglich der Anwendungseigenschaften und Vorteile von Aktivkohle bei der Behandlung von Abwässern aus dem Haushalt analysiert. 2. Die Bedeutung der Aktivkohletechnologie bei der Behandlung von Hausabwässern: Mit der raschen wirtschaftlichen Entwicklung unseres Landes wird das Verhältnis zwischen dem Wasservorkommen und dem Bevölkerungswachstum immer unverhältnismäßiger. Der wirtschaftliche Aufschwung der Städte führt gleichzeitig in unterschiedlichem Maße zu Umweltverschmutzung – wobei die Verschmutzung der Wasserressourcen am schwerwiegendsten ist. Die derzeit in unserem Land angewandten traditionellen Methoden wie chemische Verarbeitungsmethoden und physikalische Behandlungsmethoden weisen bei ihrer Anwendung in unterschiedlichem Maße Einschränkungen auf. Die Technologie der Adsorptionsreinigung mit biologischem Aktivkohlen weist eine einfache Handhabung auf, ihre Leistungseigenschaften sind hervorragend und die Entwicklungschancen sind gut. In den letzten Jahren hat sich das Tempo des Städtebaus in unserem Land stetig beschleunigt. Gleichzeitig kommt es dazu, dass große Mengen an ungefiltertem Abwasser direkt in die Umwelt abgeleitet werden, was zu Wasserverschmutzung führt. Laut Statistiken steigt die Menge an Abwasser aus städtischen Quellen in unserem Land jährlich um 5 %. Daher ist die Behandlung dieses Abwassers derzeit das wichtigste Ziel bei der Lösung von Umweltproblemen. Die Technologie zur Reinigung von Wasser mit pulverförmigem Aktivkohlenstoff wird bereits seit 70 Jahren eingesetzt. Seit der ersten Anwendung in den USA zur Beseitigung des unangenehmen Geruchs, der durch Chlorphenole entstand, bleibt die Aktivkohlenstoffreinigung weiterhin eine wirksame Methode zur Entfernung von Verunreinigungen aus dem Wasser. Die Effektivität dieser Methode wurde bereits von vielen Seiten anerkannt. 3. Wirkungsmechanismus von Aktivkohle
Der Prozess der Adsorption von Verunreinigungen aus Wasser durch Aktivkohle ist recht komplex und umfasst die gemeinsame Wirkung von Ionenanziehkräften, molekularen Kräften (Van-der-Waals-Kräfte) sowie chemischen Wechselwirkungen. Zudem führen Unterschiede in der Herstellung der Aktivkohle dazu, dass ihre Adsorptionsfähigkeit variiert. Die Aktivkohleadsorptionsmethode nutzt die porösen Eigenschaften der Aktivkohle, um ein oder mehrere Verunreinigungen im Wasser an der Oberfläche der Aktivkohle zu binden und so zu entfernen. Zum Beispiel die Entfernung von organischen Stoffen, kolloidalen Partikeln, Mikroorganismen, überschüssigem Chlortreibstoff sowie unangenehmen Gerüchen aus dem Wasser. Die Adsorption setzt sich aus zwei Diffusionsraten zusammen – einer schnellen und einer langsamen Diffusion. Die schnelle Diffusion kann innerhalb weniger Stunden mehr als 60 % bis 80 % der Adsorptionsmenge bewirken. Dabei diffundieren die Lösungsmoleküle entlang der Struktur der Kohlenstoffmoleküle durch die großen Poren, wobei kaum Widerstand besteht. Wenn die Lösungsmoleküle jedoch in die kleinen Poren gelangen, stoßen sie auf großen Widerstand aufgrund der geringen Porengröße – dadurch wird die Diffusion verlangsamt. Die Adsorptionskapazität von Aktivkohle hängt nicht nur von der Oberflächenfläche ab, sondern ist auch eng mit der Struktur der Porengrößen verbunden. Die großen Poren bieten den Lösungsmolekülen einen Diffusionsweg, damit sie in die kleinen Poren eindringen und so die Adsorption erreichen können. Daher wird die Adsorptionskraft für die Lösungsmoleküle hauptsächlich von den großen Poren beeinflusst. Die in Wasser enthaltenen organischen Stoffe bestehen nicht nur aus kleinen Molekülen, sondern auch aus verschiedenen großen Molekülen. Die Fläche der Poren macht mehr als 95 Prozent der Gesamtfläche aus. Die Menge an adsorbierten Stoffen hängt von den Poren ab. Daher muss bei der Behandlung von Hausabwässern ein geeigneter Aktivkohletyp gewählt werden, um den unterschiedlichen Anforderungen der verschiedenen Adsorbate gerecht zu werden. Die Adsorption von Lösungsmolekülen wird hauptsächlich durch molekulare Kräfte bestimmt, d.h. die van-der-Waals-Kräfte spielen eine entscheidende Rolle. Aufgrund unterschiedlicher Durchmesser der Poren sowie verschiedener Verteilungsbereiche des Aktivkohles weisen verschiedene Sorten von Aktivkohle unterschiedliche Adsorptionsfähigkeiten gegenüber verschiedenen Lösungsmolekülen auf. Die physikalische Adsorption hängt von Faktoren wie der Anziehungskraft des Aktivkohles zum Lösungsmittel, der Löslichkeit des Lösungsmittels, der Größe der Moleküle des Lösungsmittels, der Verteilung der Poren im Aktivkohle sowie der Oberflächenfläche ab. 4. Anwendung der Aktivkohlenreinigungstechnologie bei der Behandlung von Haushaltsabwässern 4.1. Eigenschaften der Aktivkohlenreinigungstechnologie bei der Behandlung von Haushaltsabwässern Es gibt verschiedene Arten des Adsorptionsverhaltens von Aktivkohle – nämlich die Methoden mit festem Bett, Kontaktadsorption, beweglichem Bett sowie fließendem Bett. Beim pulverförmigen Aktivkohlenstoff gibt es nur eine Art der Adsorption – nämlich die Kontaktadsorption. Das ist auch seine Besonderheit. Bei der Behandlung von Abwässern aus dem Haushalt wird je nach Qualität des Wassers eine unterschiedliche Menge an pulverförmiger Aktivkohle verwendet. Dies hat besonders gute Ergebnisse bei Projekten, in denen die Qualität des Abwassers stark schwankt. Gleichzeitig kann pulverförmiges Aktivkohle je nach Bedarf entweder trocken oder feucht eingesetzt werden. Die feuchte Anwendung eignet sich zur Behandlung einiger alltäglicher Abwasserprobleme, während die trockene Anwendung zur Notfallbehandlung von Abwasser dient. Gleichzeitig muss auch je nach Qualität des Rohwassers, insbesondere je nach Verteilung der Molekulargewichte der in ihm enthaltenen Organische Stoffe, die Art des Aktivkohlepulvers festgelegt werden. Bei der Notfallbehandlung von Hausabwasser kann vor dem Sedimentationsbecken Aktivkohle in das Rohwasser eingefügt werden, damit eine vollständige Adsorption stattfinden kann. Nachdem die Aktivkohle gesättigt ist, kann sie durch Sedimentation entfernt werden. Pulverförmiger Aktivkohle wird in Europa, den USA und anderen Ländern weit verbreitet bei der Aufbereitung von Stadtwassers eingesetzt. In den USA wurden Anfang der 1980er Jahre jährlich etwa 2,6×105 t Pulverförmiger Aktivkohle zur Aufbereitung von Haushaltsabwässern verwendet – und dieser Wert zeigte einen steigenden Trend. Unser Land begann Ende der 1960er Jahre, sich mit den Problemen der Geruchsbekämpfung bei der Wasseraufbereitung auseinanderzusetzen. Pulveraktivkohle wurde in der Aufbereitung von städtischen Abwässern in den Städten Shanghai, Hefei, Harbin und Guangzhou erprobt. In den letzten Jahren hat unser Land sein Verständnis bezüglich der Forschung und Anwendung von pulverförmigem Aktivkohlenstoff stetig vertieft. Universitäten wie die Harbin University of Civil Engineering and Architecture sowie die Tongji-Universität haben umfangreiche Forschungen zum Aktivkohlenstoff durchgeführt und dabei zahlreiche praktisch nutzbare Ergebnisse erzielt. Da pulverförmiger Aktivkohle einfach zu verwenden ist, geringe Anschaffungskosten verursacht und die Moleküle der gelösten Stoffe schnell adsorbiert werden können, eignet sie sich besonders gut für die Umgestaltung alter Fabriken. Zudem bietet sie Vorteile wie Kosteneinsparungen, Ersparnisse bei der Flächennutzung sowie eine hohe Anpassungsfähigkeit an kurzfristige oder plötzliche Wasserqualitätsprobleme. 4.2 Anwendung der Biokarbonaktivkohlen-Technologie
Aktivkohle spielt aufgrund ihrer hervorragenden Adsorptionsfähigkeit eine entscheidende Rolle bei der Behandlung von Abwässern aus Haushalten. Ihr einzigartige Molekülstruktur sowie ihre Eigenschaften wie hohe Oberflächenaktivität, Widerstandsfähigkeit gegen starke Säuren und Laugen sowie Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen und Drücke machen sie besonders wertvoll. Dadurch gewinnt sie in der Behandlung von Haushaltsabwässern immer mehr an Bedeutung. Aber Aktivkohle weist auch eine Reihe von Problemen auf, wie beispielsweise eine leicht erreichte Sättigung bei der Adsorption sowie hohe Kosten für die Regeneration. Um diese Probleme effektiv zu lösen, wurde das Prinzip der biologischen Abbaubarkeit von Abfällen mit dem Adsorptionsprinzip der Aktivkohle kombiniert, wodurch die Technologie der biologischen Aktivkohle-Reinigung entstand. Die Biokarbonaktivkohle-Reinigungstechnologie umfasst sowohl die biologische Abbauprozesse als auch die Adsorptionswirkung der Aktivkohle. Dadurch wird nicht nur die Sättigung der Aktivkohle erhöht, sondern auch ihre Adsorptionsfähigkeit gestärkt – weshalb sie große Aufmerksamkeit erregt. Derzeit haben viele Länder weltweit diese neue Technologie bereits übernommen, darunter auch einige Unternehmen in unserem Land; am deutlichsten ist dies in Europa und Amerika zu beobachten. 5. Fazit: Aufgrund der zunehmenden Menge an städtischem Abwasser im Zuge des wirtschaftlichen Wachstums der Gesellschaft muss die Aktivkohletechnologie kontinuierlich weiterentwickelt und innoviert werden. Derzeit wird in unserem Land die Reinigung von Haushaltsabwasser mithilfe dieser Technologie erfolgreich umgesetzt. Die Anwendungsmöglichkeiten der Aktivkohle werden ebenfalls ständig verbessert. Es wird gehofft, dass dieser Artikel den Unternehmen als Orientierungshilfe bei der Behandlung von Haushaltsabwasser dienen kann.