An assessment of granular activated carbon for detergent with respect to organics and nutrients

Abstract

[[abstract]]清潔劑對環境污染:台灣各都市未建立完善之下水道系統，近年來廚房清潔劑、洗碗精：前者磷酸鹽和氯化漂白劑，會惡化水質，後者的色素會污染河川。家庭污水的特性：依據調查統計，家庭污水的水量及水質具有下述特性：1.各家庭所排洩出來的污水量以每人每日計，約為二百到二百五十公升左右。相對的，屎尿廢水的部份為每人每天五十公升左右。2.一般家庭的生活污水，依其用途別換算所得的百分比，各為廚餘20% ，洗衣30% ，洗臉、刷牙、洗手等10% ，洗澡20% ，廁所沖洗用水13% ，其他占7% 。3.家庭污水的污染量以每人每天計，生化需氧量三十至四十公克、氮一至三公克，磷零點三至零點九公克。至於家庭污水外的屎尿廢水，其生物需氧量則有十三至十八公克。4.廚餘廢水中含有有機性污染物質，占全部家庭污水有機污染物含量的大部份。洗衣時使用含磷洗濯劑時，其含磷量將占全部家庭污水含磷量的50% 。家庭污水對河川的污染以淡水河為例：淡水河系流經大台北都會人口密集地區，流域集居人口達五百四十萬人，由於缺乏污水下水道及處理設施，家庭及都市污染絕大部份均未經妥善處理，直接排入河川，為本流域河川污染的主要來源，占各污染源的65% 。按每人每日水量二百公升估計，排污區總污水量估計約一百零八萬噸，同時考慮排入之岸邊垃圾滲漏之污水量，則家庭產生的污染量估計每日約二百一十七噸。淡水河家庭污水生化需氧量BOD 污染量占64.8% 。家庭雜排水中，烹調廢油一向是最大污染源之一，而為了去除廚房油污，主婦買各種去污洗劑刷洗，又造成水源二度污染。液體清潔劑對肌膚或毛髮很不好，除了有化學合成的界面活性劑外，會添加一些些營養成分，但是營養成分需要再添加防腐劑及抗氧化劑才能長時間保存，而液體環境下需要有抗菌劑，否則容易發霉生菌。洗劑的成分可區分為主劑與助劑兩大項。主劑即為界面活性劑，作用在去污，至於界面活性3劑以外的成分，則全是助劑就是在提升洗劑的清潔力，並防止洗滌物逆吸收污水、漂白，預防洗劑粉末潮濕結塊等。市面上清潔劑超過3 成以上含有環境賀爾蒙，不過環境賀爾蒙的污染卻洗越多，根據學者調查，這些清潔劑中含的環境賀爾蒙就是壬基酚，醫學證實會更造成男性雌性化，生殖細下降，會引發女性乳癌。對環境的影響(間接傷害)：生物分解度低的界面活性劑，其殘留於大自然環境中的化學物質產生的環境污染、河川的優氧化、河水變臭、酸雨...等等，生活週遭有那麼多的化學物質存在(化妝品、清潔劑、洗碗精、洗衣精、漂白劑、柔軟精、沐浴乳)，如何減少化學產品與提高自身免疫力實為現代人所需具備的觀念。1.洗衣用合成洗劑:現在的洗衣用合成洗劑，大約含有41%的合成界面活性劑，亦即雖然具有強大的去污力，但是毒性也大幅提升了。2.廚房用合成洗劑:市售的廚房用合成洗劑，約含有26～27%的合成界面活性劑。廚房用合成洗劑可能會殘留在餐具上，如果不稀釋原液就直接使用，反而比洗衣用合成洗劑的問題更加嚴重。3.洗髮精:合成界面活性劑含量為16～27%，會破壞頭髮根部的細胞造成掉髮或皮屑增加，同時也是生成白髮的最大原因。4.沐浴精:近年來，沐浴精深受大家歡迎，這就好像將合成界面活性劑塗抹在全身一樣，絕對要停止這種危險的行為。5.潤絲精:潤絲精的成分除了合成界面活性劑之外，還包括合成香料，抗靜電劑、殺菌劑等。6.營養鹽: 若使用清潔劑，往往含有氯及磷酸鹽等物質，使水質惡化。人類活動釋放的營養鹽也可能造成水污染。兩種可能造成污染的元素是：磷和氮，來源是肥料、清潔劑及汙水處理廠的產物。城市地區還會增加額外的磷和氮，尤其是在廢水處理廠將處理過的水排入河流、湖泊或海洋。這些處理廠再降低有機污染物和致病生物很有成效，但是沒有進一步處理水中的營養鹽。7.粒狀活性碳原理:吸附主要乃將廢氣中之物質，通過一多孔固體，使之附著於其固體表面上，來達到去除之目的。吸附的機制一般依鍵結作用方式可分為物理吸附及化學吸附兩種。4活性碳吸附會隨廢水pH 值降低而增加，pH 值大於9 時，吸附效率極差，因此高pH值之廢水需加以調整，且維持穩定，pH 值之突然上升，可能會造成原來已吸附之有機物再脫落。處理高濁度與高有機物含量之廢水，可能會堵塞活性碳之孔隙，而損失吸附容量，活性碳之吸附量及其使用壽命可因良好之前處理操作而得以發揮，同時可以獲得最好之處理水質。化學需氧量:化學藥品也能使水中的有機物所需的化學劑量換算成相當氧量，就稱為化學需氧量(COD)。以表示水中樣可被氧化有機物之含量。水中污染物越多，生物需氧量和化學需氧量也會提高，一個良好的水域須具有高的溶氧量及低的生物需氧量與化學需氧量。當水中的污染物超過了一定的限度，河川中的溶氧量就會大量降低，而生物需氧量和化學需氧量也相對的提高，水中微生物的種類及作用型態也跟著改變，轉為產生甲烷、硫化物、氨等惡臭物質，這時就成了所謂死的河川。這種死的河川，水色黑濁，時而散發臭氣，不適於魚貝生長，更影響都市觀瞻及環境衛生，甚至威脅到自來水的供應和農產品的安全性。[[abstract]]A detergent is a formulation comprising essential constituents (surface active agents) and subsidiary constituents (builders, boosters, fillers and auxiliaries) The production of waste from human activities is unavoidable. It is possible to reduce the total waste discharge by applying cleaner technology in household. The investigation was undertaken to compare the adsorption efficiency of granular activated carbon with respect to uptake of the organics components responsible for the chemical oxygen demand (COD) and nutrients(phosphate and nitrate) of detergent. The phosphate and nitrate content of detergent influences the phosphorous and nitric load significantly. Chemical Oxygen Demand (COD) reductions in the wastewater of up to 30~50% have been achieved resulting in less environmental impact and lower wastewater disposal costs. 5 Activated carbon is carbon treated at high temperature with a physical or chemical activating agent producing an internal porous particle structure and has been used for many years in wastewater treatment. Granular activated carbons can be used for adsorption of gases and vapors and those in purification of liquids for which a powdered material is desired. Granular activated carbons (GACs) are used within a column for water treatment. The water flows through the carbon bed, where organic molecules present as contaminants are adsorbed on to the carbon surface. When the carbon is saturated with the adsorbed molecules, the carbon loses its adsorptive ability, and is removed from the system and regenerated. Surface Active Agent: Chemical compound which, when dissolved or dispersed in a liquid is preferentially absorbed at an interface, giving rise to a number of physico-chemical or chemical properties of practical interest. The molecule of the compound includes at least one group with an affinity for markedly polar surfaces, ensuring in most cases solubilization in water called amphiphilic products, and a group which has little affinity for water