摘要:通過活性碳凈水處理的原理,工藝,及其效果的評價(jià),闡述粉末活性碳在給水凈化處理中的應(yīng)用與前景。

關(guān)鍵詞:粉末活性碳;凈水;工藝;效果評價(jià)

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(nóng)藥中所含有機(jī)物,三鹵甲烷及前體物以及消毒副產(chǎn)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(rèn)[1]。2005年在哈爾濱水廠過濾池中,應(yīng)用活性炭吸附,使松花江受苯污染水體達(dá)到了飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。

1　吸附技術(shù)的原理

粉末活性炭吸附水中溶質(zhì)分子是一個(gè)復(fù)雜的過程,是幾種力綜合作用的結(jié)果,包括離子吸引力、范德華力、化學(xué)雜和力。根據(jù)吸附的雙速率擴(kuò)散理論認(rèn)為,吸附是一個(gè)由迅速擴(kuò) 散和緩慢擴(kuò)散兩階段構(gòu)成的雙速過程,迅速擴(kuò)散在數(shù)小時(shí)內(nèi) 即完成,發(fā)揮了60% ~80%活性炭的吸附容量。迅速擴(kuò)散是 溶質(zhì)分子在碳粒內(nèi)沿徑向均勻分布的阻力小的大孔隙中擴(kuò) 散的過程。這些大孔隙產(chǎn)生徑向的擴(kuò)散阻力。當(dāng)分子從大 孔進(jìn)一步進(jìn)入與大孔相通的微孔中擴(kuò)散時(shí),由于受到狹窄孔 徑所產(chǎn)生的很大阻力,從而極為緩慢。微孔也是在碳粒內(nèi)均 勻分布,但不構(gòu)成徑向的擴(kuò)散阻力。影響粉末活性炭吸附的 因素涉及溶質(zhì)分子極性、分子量大小、空間結(jié)構(gòu),這一點(diǎn)取決 于水源水質(zhì)的特征�；钚蕴繉Σ煌奈镔|(zhì)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(xué)物的吸附去除主要取決于 該化合物的類型。在選擇投加點(diǎn)時(shí),必須考慮混合程度和處 理接觸時(shí)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(shí),主要考慮:

1)投加點(diǎn)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(shí)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(fā)達(dá)的木質(zhì)活性炭,力求提高 活性炭對有機(jī)物的吸附效能。

4)盡量減小水處理過程中的化學(xué)藥品干擾,如氯、高錳 酸鉀、混凝劑等。

5)要根據(jù)投加量的多少、場地條件選取干式或濕式投 加。

6)根據(jù)水質(zhì)污染狀態(tài),及污染物確定合理的碳種,并計(jì) 算經(jīng)濟(jì)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(jià)

3·1　優(yōu)　點(diǎn)

1)粉末活性炭應(yīng)用的主要特點(diǎn)是設(shè)備投資省,價(jià)格廉, 吸附速度快,對短期及突發(fā)性水質(zhì)污染適應(yīng)能力強(qiáng)。

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(bào)道可達(dá)70%,色度低表明去除有機(jī)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(shí)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(xué)耗氧量、五日生化需氧量大大 降低,這些與水體有機(jī)污染程度正相關(guān)的表征指標(biāo)的下降, 表明了水體有毒有害物質(zhì)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(zhì)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(jī)物污染物。是常規(guī)工藝改善飲用水水質(zhì)的簡捷途徑。

投加粉末活性碳后,水體相當(dāng)部分有機(jī)物得到去除,水 體中膠狀物質(zhì)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(jié)構(gòu)。所以對濁度較低、污染嚴(yán)重的水體,投加粉末活性炭除有良好的去 除有機(jī)污染能力,同時(shí)還具有良好的助凝作用,使出水水質(zhì)得到大幅度提高。是一種投資相對小、收效快,尤其是對于規(guī)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(nèi)對對于活性炭去除水體異臭的重要指標(biāo)ABS值和酚值研究不多,再加上國內(nèi)水體污染物比國外的復(fù)雜得多,處理對象的復(fù)雜,使其應(yīng)用水平提高受到制約。

2)在應(yīng)用過程中,粉末活性炭在諸多環(huán)節(jié)如裝卸、拆包、 配制、投加過程中勞動強(qiáng)度大、容易引起粉塵飛揚(yáng),造成環(huán)境 等方面的諸多問題,是至于約粉末活性炭技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵。

3)應(yīng)用中精確制備和定量投加粉末活性炭能穩(wěn)定穩(wěn)定 粉末活性炭吸附除污染的效果,也與制水成本密切相關(guān)。需合理的建造粉末活性炭儲存、配制、投加系統(tǒng)使其較好的防 治各個(gè)環(huán)節(jié)造成的不穩(wěn)定因素。

4)粉末活性炭技術(shù)的應(yīng)用最為關(guān)鍵的問題是投資以及 成本的控制,科學(xué)合理的使用粉末活性碳技術(shù)是其經(jīng)濟(jì)有效 的發(fā)揮其效用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4　粉末活性炭與超濾組合應(yīng)用前景

現(xiàn)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(dāng)原水中有機(jī)物、無機(jī)物、微生物和膠 體物質(zhì)含量過高時(shí),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(yùn)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(jī)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(shí)間。活性 炭對相對分子質(zhì)量在500~3 000的有機(jī)物.去除率一般為 70% ~86. 7%.而對相對分子質(zhì)量>3 000的有機(jī)物則達(dá)不到 有效去除的效果.但UF對于大分子的有機(jī)物有良好的去除 率。因此活性炭與UF組合去除有機(jī)物效果好[2]。

5　結(jié)　論

1)活性炭在水處理工藝中應(yīng)用已有70多年歷史。20世 紀(jì)60年代,活性炭吸附法在城市用水、城市污水和工業(yè)廢水 深度處理中得到廣泛應(yīng)用,它是一項(xiàng)傳統(tǒng)成熟的水處理技術(shù)。

2)根據(jù)原水水質(zhì)及處理工藝,選擇炭種及投加點(diǎn),投加過程中采用合理的工藝,對提高有機(jī)物去除率具有意義重大。

3)活性炭吸附技術(shù)具有設(shè)備投資省、價(jià)格便宜、吸附速度快、對短期及突發(fā)性水質(zhì)污染適應(yīng)性強(qiáng)等。

4)粉末活性炭與超濾膜配合處理有機(jī)污染污水·可優(yōu)勢互補(bǔ),對去除污水中有機(jī)物的效果更佳。

參考文獻(xiàn):
[1]　金偉,李懷正,范瑾初·粉末活性炭吸附技術(shù)應(yīng)用的關(guān)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(yīng)用[J]·工業(yè)水處理, 2007, 27(4): 13-16·

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