Il carbone attivo può ridurre il COD?

Innanzitutto, per comprendere meglio l’effetto di rimozione del carbone attivo sul COD, dobbiamo comprendere chiaramente il significato di COD e BOD, due indicatori di monitoraggio della qualità dell’acqua. COD e BOD sono entrambi indicatori per misurare il grado di inquinamento organico nell'acqua e riflettono la capacità dell'acqua di consumare ossigeno in determinate condizioni.

COD (Chemical Oxygen Demand): indica la quantità di ossigeno richiesta per tutta la materia organica ossidabile presente nell'acqua sotto l'azione di forti ossidanti. In breve, il COD riflette la quantità totale di inquinanti organici presenti nell’acqua. Più alto è il valore COD, maggiore è la quantità di inquinanti organici presenti nell'acqua e peggiore è la qualità dell'acqua.

BOD (domanda biochimica di ossigeno): indica la quantità di ossigeno necessaria per la degradazione della sostanza organica presente nell'acqua da parte dei microrganismi in determinate condizioni di temperatura e tempo. Il BOD riflette principalmente il contenuto di materia organica biodegradabile nell'acqua, che solitamente è inferiore al valore COD.

Sebbene sia COD che BOD possano riflettere il grado di inquinamento dell’acqua, il COD è più completo perché comprende tutta la materia organica ossidabile, sia essa facilmente degradabile o difficile da degradare. Pertanto, la riduzione del COD è un obiettivo importante nel processo di trattamento delle acque reflue.

Il carbone attivo è un materiale carbonioso poroso con capacità di adsorbimento estremamente forte. Può rimuovere la materia organica e inorganica nell'acqua mediante adsorbimento fisico, adsorbimento chimico e altri metodi. Pertanto, il carbone attivo viene spesso utilizzato per ridurre il COD nel trattamento delle acque reflue, soprattutto quando si tratta di sostanze organiche difficili da degradare, l'effetto del carbone attivo è particolarmente significativo.

Meccanismo di adsorbimento del carbone attivo: il principio di decontaminazione del carbone attivo è principalmente quello di adsorbire la materia organica nell'acqua attraverso un gran numero di micropori e mesopori sulla sua superficie. A causa della forte interazione tra materia organica e carbone attivo, questa materia organica verrà adsorbita sulla superficie o sui pori del carbone attivo, riducendo così il valore COD nell'acqua.

Fattori che influenzano l'efficienza di rimozione del COD: l'efficienza di rimozione del carbone attivo per il COD è influenzata da molti fattori, tra cui principalmente:

Tipi di carbone attivo: il carbone attivo di diverse forme (come carbone attivo colonnare, carbone attivo granulare, carbone attivo in polvere) ha diverse distribuzioni delle dimensioni dei pori e proprietà di adsorbimento, quindi anche il suo effetto di rimozione del COD è diverso, tra cui il carbone attivo in polvere ha il miglior tasso di rimozione.

Tempo di adsorbimento: L'adsorbimento del carbone attivo è un processo dinamico. Solitamente, con il prolungarsi del tempo di adsorbimento, l'effetto di rimozione aumenterà gradualmente, ma dopo un certo periodo di tempo tenderà a saturarsi e non potrà più rimuovere efficacemente il COD.

Valore pH: Il pH dell'acqua ha un'influenza importante sull'effetto di assorbimento del carbone attivo. In generale, l’effetto di adsorbimento del carbone attivo è migliore in un ambiente da debolmente acido a neutro.

Temperatura di reazione: l'aumento della temperatura solitamente aumenta la velocità di adsorbimento del carbone attivo, ma una temperatura troppo elevata può distruggere la struttura del carbone attivo e ridurne la capacità di adsorbimento.

Quantità di carbone attivo: la quantità di carbone attivo determina direttamente il suo effetto nella rimozione del COD. In caso di COD elevato, è necessario aumentare la quantità di carbone attivo per migliorare il tasso di rimozione.

Tempo di agitazione: l'agitazione aiuta gli inquinanti presenti nell'acqua a entrare completamente in contatto con il carbone attivo, migliorando così l'efficienza di adsorbimento.

Sebbene il carbone attivo possa ridurre efficacemente il COD, il suo campo di applicazione non è illimitato. Infatti, l’effetto di rimozione del carbone attivo sul COD è strettamente correlato alla concentrazione di COD nell’acqua. Quando si trattano acque reflue con COD elevato, fare affidamento esclusivamente sul carbone attivo può comportare costi eccessivi. Pertanto, quando si sceglie di utilizzare il carbone attivo è necessario considerare il livello specifico di COD.

Quando il valore COD è basso (50-500 mg/L): per i liquami con un valore COD basso, il carbone attivo è un metodo di trattamento più adatto. In questo momento, la materia organica nell'acqua presenta un certo grado di difficoltà di degradazione e non renderà troppo costoso l'uso del carbone attivo. Pertanto, l'uso del carbone attivo in questo caso può ridurre efficacemente il COD pur mantenendo un costo di trattamento relativamente economico.

When the COD value is high (>500 mg/L): Quando il valore COD nell'acqua è elevato, l'effetto della rimozione del COD mediante il solo carbone attivo sarà notevolmente ridotto. In questo momento, la capacità di adsorbimento del carbone attivo si avvicinerà gradualmente alla saturazione e anche il costo del trattamento aumenterà notevolmente. Pertanto, per le acque reflue con un valore COD superiore a 500 mg/L, è solitamente necessario utilizzare carbone attivo in combinazione con altri metodi di trattamento (come trattamento di ossidazione, filtrazione su membrana, trattamento biologico, ecc.) per migliorare l'effetto complessivo del trattamento e ridurre i costi.

A seconda delle caratteristiche di degradazione della materia organica nell'acqua, diversi metri cubi di carbone attivo vengono solitamente utilizzati nella parte finale del trattamento delle acque reflue, soprattutto nella fase successiva del trattamento, per rimuovere ulteriormente la materia organica difficile da degradare nell'acqua. Di seguito sono riportati alcuni punti chiave per l'applicazione del carbone attivo nel trattamento delle acque reflue:

Fase di pretrattamento: quando il valore di COD è elevato, è spesso necessario utilizzare prima metodi fisici e chimici (come coagulazione, precipitazione, filtrazione su membrana, ecc.) per il pretrattamento per ridurre la concentrazione di COD e ridurre il carico del successivo carbone attivo.

Fase post-trattamento: quando la materia organica facilmente degradabile nell'acqua è stata biodegradata o rimossa con altri metodi, è possibile utilizzare carbone attivo per rimuovere ulteriormente la materia organica difficile da degradare, ottimizzare la qualità dell'acqua e ridurre il valore COD ad un intervallo appropriato.

Fase di trattamento profondo: in alcuni settori o regioni che devono soddisfare standard di emissioni di COD estremamente bassi, il carbone attivo può essere utilizzato come parte del trattamento profondo per garantire che la qualità dell'acqua scaricata soddisfi rigorosi requisiti di protezione ambientale.

Le caratteristiche di adsorbimento del carbone attivo gli fanno svolgere un ruolo importante nel trattamento delle acque reflue, in particolare nel trattamento delle sostanze organiche difficili da degradare. Tuttavia, se scegliere il carbone attivo e quando utilizzarlo deve essere deciso ragionevolmente in base alla concentrazione di COD del corpo idrico. Per le acque reflue con un valore COD di 50-500 mg/L, il carbone attivo è più efficace come metodo di trattamento finale, ma nel caso di valori COD estremamente elevati, l'effetto del trattamento affidandosi esclusivamente al carbone attivo è limitato e dovrebbe essere usato in combinazione con altri metodi di trattamento.

Pertanto, quando si utilizza carbone attivo, la concentrazione di COD, il tipo di carbone attivo, l'ambiente di utilizzo e altre condizioni di processo dovrebbero essere considerati in modo globale per ottenere l'ottimizzazione del rapporto costo-efficacia.