摘要:通過活性碳凈水處理的原理,工藝,及其效果的評價,闡述粉末活性碳在給水凈化處理中的應用與前景。
關鍵詞:粉末活性碳;凈水;工藝;效果評價
粉末活性炭在給水處理中的使用已有70年左右的歷史。國外對粉末活性炭吸附性能作的大量研究表明:粉末活性炭對三氯苯酚、二氯苯酚、農藥中所含有機物,三鹵甲烷及前體物以及消毒副產物三氯醋酸、二氯醋酸和二鹵乙腈等等均有很好的吸附效果,對色、嗅、味的去除效果已得到公 認[1]。2005年在哈爾濱水廠過濾池中,應用活性炭吸附,使松花江受苯污染水體達到了飲用水的標準。
1 吸附技術的原理
粉末活性炭吸附水中溶質分子是一個復雜的過程,是幾種力綜合作用的結果,包括離子吸引力、范德華力、化學雜和力。根據吸附的雙速率擴散理論認為,吸附是一個由迅速擴 散和緩慢擴散兩階段構成的雙速過程,迅速擴散在數小時內 即完成,發揮了60% ~80%活性炭的吸附容量。迅速擴散是 溶質分子在碳粒內沿徑向均勻分布的阻力小的大孔隙中擴 散的過程。這些大孔隙產生徑向的擴散阻力。當分子從大 孔進一步進入與大孔相通的微孔中擴散時,由于受到狹窄孔 徑所產生的很大阻力,從而極為緩慢。微孔也是在碳粒內均 勻分布,但不構成徑向的擴散阻力。影響粉末活性炭吸附的 因素涉及溶質分子極性、分子量大小、空間結構,這一點取決 于水源水質的特征。活性炭對不同的物質分子具有選擇吸 附性。
2 投加工藝的選擇
粉末活性炭對人工合成化學物的吸附去除主要取決于 該化合物的類型。在選擇投加點時,必須考慮混合程度和處 理接觸時間,盡量減少水處理藥劑對吸附的干擾。在處理污 水選取投加粉末活性炭工藝時,主要考慮:
1)投加點要有充足的攪拌條件,使粉末活性炭能快速與 處理水有良好的混合接觸。
2)盡量延長粉末活性炭與水體接觸吸附時間,充分利用 粉末活性炭的吸附能力,提高吸附率。
3)盡量選取粒徑小的粉末活性炭,使同等重量的活性炭 吸附面積相對大;選取中孔較發達的木質活性炭,力求提高 活性炭對有機物的吸附效能。
4)盡量減小水處理過程中的化學藥品干擾,如氯、高錳 酸鉀、混凝劑等。
5)要根據投加量的多少、場地條件選取干式或濕式投 加。
6)根據水質污染狀態,及污染物確定合理的碳種,并計 算經濟的投加量。投加量從5~30 mg/L不等。對有效的去 處水中的污染物具有重要意義。
3 效果評價
3·1 優 點
1)粉末活性炭應用的主要特點是設備投資省,價格廉, 吸附速度快,對短期及突發性水質污染適應能力強。
2)投加粉末活性炭對去除色度有明顯效果。色度的去 除有報道可達70%,色度低表明去除有機物的效率高,除鐵、 錳的效果好。
3)投加粉末活性炭對去除嗅味有明顯效果。
4)投加活性炭有助于去除陰離子洗滌劑。
5)投加活性炭有助于對藻類的去除。投加了粉末活性 炭阻隔了藻類的光吸收,同時在濁度較低的水源中有明顯的 助凝作用,有助于在混凝沉淀中去除藻類。
6)投加粉末活性炭使化學耗氧量、五日生化需氧量大大 降低,這些與水體有機污染程度正相關的表征指標的下降, 表明了水體有毒有害物質的去除程度。
7)投加粉末活性炭對酚類的去除有良好的效果。
8)投加活性炭粉使出水濁度大幅度降低,自來水水質大幅度提高。
9)投加粉末活性炭對水體致突變性的影響,能夠有效地去除有機物污染物。是常規工藝改善飲用水水質的簡捷途徑。
投加粉末活性碳后,水體相當部分有機物得到去除,水 體中膠狀物質含量減少,表面黏度下降。粉末活性碳吸附在 絮凝物上,有利于絮體的架橋,能改善絮體的結構。所以對濁度較低、污染嚴重的水體,投加粉末活性炭除有良好的去 除有機污染能力,同時還具有良好的助凝作用,使出水水質得到大幅度提高。是一種投資相對小、收效快,尤其是對于規模較大的舊水廠,是處理污染水源的一種可靠的凈化工藝。
3·2 工程中的問題
1)由于國內對對于活性炭去除水體異臭的重要指標ABS值和酚值研究不多,再加上國內水體污染物比國外的復雜得多,處理對象的復雜,使其應用水平提高受到制約。
2)在應用過程中,粉末活性炭在諸多環節如裝卸、拆包、 配制、投加過程中勞動強度大、容易引起粉塵飛揚,造成環境 等方面的諸多問題,是至于約粉末活性炭技術應用的一個關鍵。
3)應用中精確制備和定量投加粉末活性炭能穩定穩定 粉末活性炭吸附除污染的效果,也與制水成本密切相關。需合理的建造粉末活性炭儲存、配制、投加系統使其較好的防 治各個環節造成的不穩定因素。
4)粉末活性炭技術的應用最為關鍵的問題是投資以及 成本的控制,科學合理的使用粉末活性碳技術是其經濟有效 的發揮其效用的關鍵環節。
4 粉末活性炭與超濾組合應用前景
現代水處理中,超濾膜(UF)和反滲透膜(RO)已成為深 度處理的主要工藝.但當原水中有機物、無機物、微生物和膠 體物質含量過高時,會造成膜表面和膜孔的累積.將造成膜 表面的堵塞.影響膜的運行壽命。利用活性炭作為UF的前 處理可去除污水中大部分有機物.降低COD,從而緩解UF膜 和RO膜阻塞和膜的污染問題,可延長膜的使用時間。活性 炭對相對分子質量在500~3 000的有機物.去除率一般為 70% ~86. 7%.而對相對分子質量>3 000的有機物則達不到 有效去除的效果.但UF對于大分子的有機物有良好的去除 率。因此活性炭與UF組合去除有機物效果好[2]。
5 結 論
1)活性炭在水處理工藝中應用已有70多年歷史。20世 紀60年代,活性炭吸附法在城市用水、城市污水和工業廢水 深度處理中得到廣泛應用,它是一項傳統成熟的水處理技術。
2)根據原水水質及處理工藝,選擇炭種及投加點,投加過程中采用合理的工藝,對提高有機物去除率具有意義重大。
3)活性炭吸附技術具有設備投資省、價格便宜、吸附速度快、對短期及突發性水質污染適應性強等。
4)粉末活性炭與超濾膜配合處理有機污染污水·可優勢互補,對去除污水中有機物的效果更佳。
參考文獻:
[1] 金偉,李懷正,范瑾初·粉末活性炭吸附技術應用的關鍵問題 [J]·給水排水, 2001, 27(10): 11-12·
[2] 沈淵瑋,陸善忠·活性炭在水處理中的應用[J]·工業水處理, 2007, 27(4): 13-16·來源：谷騰水網 作者: 姜劍飛,陳 琨
