摘要:通過活性(xing)碳凈水(shui)處(chu)理的(de)原理,工藝(yi),及其效果的(de)評價,闡述粉末活性(xing)碳在給(gei)水(shui)凈化處(chu)理中(zhong)的(de)應用(yong)與(yu)前景(jing)。

關鍵詞(ci):粉末活性碳;凈水;工(gong)藝;效果評(ping)價(jia)

粉末活性(xing)(xing)炭(tan)在(zai)給(gei)水處理中的使(shi)用(yong)已(yi)有70年左右(you)的歷史。國外對(dui)粉末活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附性(xing)(xing)能作的大(da)量研究表明:粉末活性(xing)(xing)炭(tan)對(dui)三氯(lv)苯(ben)酚、二氯(lv)苯(ben)酚、農藥中所含有機物(wu),三鹵甲(jia)烷及前體(ti)物(wu)以及消毒副(fu)產(chan)物(wu)三氯(lv)醋(cu)酸、二氯(lv)醋(cu)酸和二鹵乙腈等(deng)等(deng)均有很好(hao)的吸(xi)附效(xiao)果(guo),對(dui)色、嗅、味的去除效(xiao)果(guo)已(yi)得到公(gong) 認[1]。2005年在(zai)哈(ha)爾濱(bin)水廠過濾池中,應用(yong)活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附,使(shi)松花(hua)江受苯(ben)污染水體(ti)達到了飲(yin)用(yong)水的標準。

1　吸附技術的原理

粉末活性(xing)炭吸附(fu)水中(zhong)溶(rong)質(zhi)分(fen)(fen)子是(shi)(shi)一(yi)個復雜的(de)(de)過(guo)程(cheng),是(shi)(shi)幾種力(li)綜合作(zuo)用的(de)(de)結(jie)果,包(bao)括離子吸引力(li)、范德華力(li)、化學(xue)雜和力(li)。根據吸附(fu)的(de)(de)雙速率擴散(san)(san)理(li)論認為(wei),吸附(fu)是(shi)(shi)一(yi)個由(you)迅速擴 散(san)(san)和緩慢(man)擴散(san)(san)兩階段(duan)構成的(de)(de)雙速過(guo)程(cheng),迅速擴散(san)(san)在(zai)(zai)數小(xiao)時內(nei)(nei) 即(ji)完成,發揮了60% ~80%活性(xing)炭的(de)(de)吸附(fu)容(rong)量。迅速擴散(san)(san)是(shi)(shi) 溶(rong)質(zhi)分(fen)(fen)子在(zai)(zai)碳(tan)粒(li)(li)內(nei)(nei)沿(yan)徑向(xiang)均勻(yun)分(fen)(fen)布的(de)(de)阻(zu)力(li)小(xiao)的(de)(de)大(da)(da)孔隙(xi)中(zhong)擴 散(san)(san)的(de)(de)過(guo)程(cheng)。這(zhe)(zhe)些大(da)(da)孔隙(xi)產生(sheng)徑向(xiang)的(de)(de)擴散(san)(san)阻(zu)力(li)。當分(fen)(fen)子從大(da)(da) 孔進一(yi)步進入與(yu)大(da)(da)孔相通(tong)的(de)(de)微孔中(zhong)擴散(san)(san)時,由(you)于受到(dao)狹窄孔 徑所產生(sheng)的(de)(de)很大(da)(da)阻(zu)力(li),從而極為(wei)緩慢(man)。微孔也是(shi)(shi)在(zai)(zai)碳(tan)粒(li)(li)內(nei)(nei)均 勻(yun)分(fen)(fen)布,但不(bu)構成徑向(xiang)的(de)(de)擴散(san)(san)阻(zu)力(li)。影響(xiang)粉末活性(xing)炭吸附(fu)的(de)(de) 因(yin)素涉及溶(rong)質(zhi)分(fen)(fen)子極性(xing)、分(fen)(fen)子量大(da)(da)小(xiao)、空間(jian)結(jie)構,這(zhe)(zhe)一(yi)點取(qu)決(jue) 于水源(yuan)水質(zhi)的(de)(de)特征(zheng)。活性(xing)炭對不(bu)同的(de)(de)物質(zhi)分(fen)(fen)子具有(you)選(xuan)擇(ze)吸 附(fu)性(xing)。

2　投加工藝的選擇

粉(fen)(fen)末活性炭對(dui)人工合(he)成化(hua)學物的吸(xi)附去(qu)除主要取決于 該化(hua)合(he)物的類型。在選擇(ze)投加點時,必(bi)須考慮混(hun)合(he)程(cheng)度和處 理接觸(chu)時間,盡(jin)量減(jian)少水(shui)(shui)處理藥劑對(dui)吸(xi)附的干擾(rao)。在處理污 水(shui)(shui)選取投加粉(fen)(fen)末活性炭工藝時,主要考慮:

1)投(tou)加(jia)點要有充足的攪拌條件,使粉末活性炭能快速(su)與 處(chu)理水有良好的混合(he)接(jie)觸。

2)盡量延長粉末活(huo)性炭與水體(ti)接(jie)觸吸附(fu)(fu)時(shi)間(jian),充分利用(yong) 粉末活(huo)性炭的吸附(fu)(fu)能力(li),提高吸附(fu)(fu)率(lv)。

3)盡(jin)量選取粒(li)徑小的(de)粉末活性炭,使同等重量的(de)活性炭 吸(xi)附面積相對大;選取中孔(kong)較發達的(de)木質(zhi)活性炭,力求提(ti)高 活性炭對有機物的(de)吸(xi)附效能(neng)。

4)盡量減(jian)小(xiao)水(shui)處理(li)過程中的化(hua)學藥品干擾(rao),如氯、高錳 酸鉀、混凝劑等。

5)要根(gen)據投加(jia)量的多少、場(chang)地條件選取干式或濕式投 加(jia)。

6)根據水(shui)質污(wu)染(ran)狀態,及污(wu)染(ran)物(wu)(wu)確定合理(li)的(de)(de)碳種,并(bing)計 算經濟的(de)(de)投(tou)加量(liang)。投(tou)加量(liang)從5~30 mg/L不(bu)等。對(dui)有效的(de)(de)去 處水(shui)中的(de)(de)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)具有重要意義。

3　效果評價

3·1　優　點

1)粉末活(huo)性炭應用的主要特點是設備投資省(sheng),價格廉, 吸附速度快,對短期及(ji)突發性水質(zhi)污染適(shi)應能力強。

2)投加(jia)粉末活性(xing)炭對(dui)去除色(se)度有(you)明顯效果。色(se)度的去 除有(you)報道可達70%,色(se)度低表明去除有(you)機物的效率高,除鐵、 錳(meng)的效果好。

3)投加粉(fen)末(mo)活性(xing)炭對去除嗅味有明(ming)顯效果(guo)。

4)投加活(huo)性炭有助(zhu)于(yu)去除陰離(li)子洗滌劑(ji)。

5)投(tou)加(jia)活性炭有(you)助于對藻(zao)類(lei)的(de)去除。投(tou)加(jia)了粉末活性 炭阻隔了藻(zao)類(lei)的(de)光(guang)吸收,同時在濁度較(jiao)低的(de)水(shui)源中有(you)明顯的(de) 助凝(ning)作用,有(you)助于在混凝(ning)沉淀中去除藻(zao)類(lei)。

6)投加粉末活性炭使化學耗氧量、五日生化需氧量大(da)大(da) 降(jiang)低,這些(xie)與水(shui)體有(you)機(ji)污(wu)染程(cheng)度正相關的(de)表(biao)(biao)征(zheng)指標的(de)下降(jiang), 表(biao)(biao)明了水(shui)體有(you)毒(du)有(you)害(hai)物(wu)質(zhi)的(de)去除程(cheng)度。

7)投加粉末活性(xing)炭對酚類的去除(chu)有(you)良好的效果。

8)投加活性炭粉使出水(shui)(shui)濁度(du)大幅(fu)度(du)降低,自來水(shui)(shui)水(shui)(shui)質大幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)。

9)投加粉末活性(xing)炭對水(shui)體致突(tu)變性(xing)的影響,能(neng)夠有效地去除(chu)有機物污染物。是常規工藝改善飲(yin)用(yong)水(shui)水(shui)質(zhi)的簡捷(jie)途徑。

投(tou)(tou)加(jia)粉(fen)末(mo)活(huo)(huo)性碳(tan)后,水體(ti)相當部(bu)分(fen)有(you)(you)(you)機(ji)物得到去(qu)除(chu)(chu),水 體(ti)中膠狀(zhuang)物質含量減(jian)少,表(biao)面黏度下(xia)降。粉(fen)末(mo)活(huo)(huo)性碳(tan)吸附在(zai) 絮凝(ning)物上(shang),有(you)(you)(you)利于絮體(ti)的(de)(de)(de)架橋,能改善(shan)絮體(ti)的(de)(de)(de)結構。所(suo)以對(dui)濁度較低、污染(ran)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)水體(ti),投(tou)(tou)加(jia)粉(fen)末(mo)活(huo)(huo)性炭除(chu)(chu)有(you)(you)(you)良好的(de)(de)(de)去(qu) 除(chu)(chu)有(you)(you)(you)機(ji)污染(ran)能力,同時(shi)還具有(you)(you)(you)良好的(de)(de)(de)助凝(ning)作用,使出水水質得到大幅度提高(gao)。是一種(zhong)投(tou)(tou)資相對(dui)小、收效快,尤(you)其是對(dui)于規模較大的(de)(de)(de)舊(jiu)水廠,是處理(li)污染(ran)水源的(de)(de)(de)一種(zhong)可(ke)靠的(de)(de)(de)凈化工藝。

3·2　工程中的問題(ti)

1)由于(yu)國(guo)內對(dui)對(dui)于(yu)活性炭去除水體異臭的重要指標ABS值和酚值研究(jiu)不多,再加上(shang)國(guo)內水體污染(ran)物(wu)比國(guo)外的復雜得多,處理對(dui)象的復雜,使其應用水平提高(gao)受到制(zhi)約。

2)在應用過程中,粉末(mo)(mo)活(huo)性炭在諸多環節如裝卸、拆包、 配制、投加過程中勞(lao)動(dong)強度(du)大、容易引(yin)起粉塵飛揚(yang),造成環境 等(deng)方面的(de)諸多問題,是至于(yu)約粉末(mo)(mo)活(huo)性炭技術(shu)應用的(de)一(yi)個關(guan)鍵。

3)應用中精確(que)制(zhi)備和定(ding)(ding)量投(tou)加(jia)粉末(mo)活性(xing)炭能穩定(ding)(ding)穩定(ding)(ding) 粉末(mo)活性(xing)炭吸附除污染的效果,也與制(zhi)水成本(ben)密切相關。需(xu)合理的建(jian)造粉末(mo)活性(xing)炭儲存、配制(zhi)、投(tou)加(jia)系統使其較好的防 治各個(ge)環節造成的不穩定(ding)(ding)因素。

4)粉末活性炭技術(shu)的(de)(de)應用(yong)最為(wei)關鍵的(de)(de)問(wen)題是(shi)投資(zi)以及 成本的(de)(de)控制,科(ke)學合理的(de)(de)使用(yong)粉末活性碳技術(shu)是(shi)其經濟有效 的(de)(de)發揮(hui)其效用(yong)的(de)(de)關鍵環節。

4　粉末活性炭與超濾組合應用前景

現(xian)代水處理中,超濾膜(mo)(mo)(mo)(UF)和(he)反滲透(tou)膜(mo)(mo)(mo)(RO)已成為(wei)深(shen) 度處理的(de)主要工藝.但當原(yuan)水中有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)、無機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)、微生物(wu)(wu)(wu)和(he)膠(jiao) 體物(wu)(wu)(wu)質含量過高時(shi),會造成膜(mo)(mo)(mo)表面和(he)膜(mo)(mo)(mo)孔的(de)累積.將造成膜(mo)(mo)(mo) 表面的(de)堵(du)塞(sai).影(ying)響膜(mo)(mo)(mo)的(de)運(yun)行壽命。利用活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)作為(wei)UF的(de)前(qian) 處理可去(qu)除(chu)污水中大部分(fen)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu).降低COD,從而緩(huan)解UF膜(mo)(mo)(mo) 和(he)RO膜(mo)(mo)(mo)阻塞(sai)和(he)膜(mo)(mo)(mo)的(de)污染問(wen)題(ti),可延長膜(mo)(mo)(mo)的(de)使(shi)用時(shi)間。活性(xing) 炭(tan)(tan)(tan)對相(xiang)對分(fen)子質量在500~3 000的(de)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu).去(qu)除(chu)率一般(ban)為(wei) 70% ~86. 7%.而對相(xiang)對分(fen)子質量>3 000的(de)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)則達(da)不(bu)到(dao) 有(you)效去(qu)除(chu)的(de)效果(guo).但UF對于大分(fen)子的(de)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)有(you)良(liang)好的(de)去(qu)除(chu) 率。因此活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)與UF組合去(qu)除(chu)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)效果(guo)好[2]。

5　結　論

1)活(huo)性(xing)炭在水(shui)(shui)處(chu)(chu)理工(gong)藝中應用已(yi)有70多年歷(li)史。20世(shi) 紀60年代,活(huo)性(xing)炭吸附法在城市用水(shui)(shui)、城市污水(shui)(shui)和工(gong)業(ye)廢水(shui)(shui) 深(shen)度處(chu)(chu)理中得到廣(guang)泛應用,它是一項(xiang)傳(chuan)統成熟的水(shui)(shui)處(chu)(chu)理技術。

2)根據原水水質及(ji)處理工藝(yi),選(xuan)擇炭(tan)種及(ji)投(tou)加點,投(tou)加過程中采用合(he)理的工藝(yi),對(dui)提高有機物(wu)去(qu)除(chu)率具有意(yi)義重大。

3)活性炭(tan)吸附技術具(ju)有設備投資省(sheng)、價格便宜、吸附速度(du)快、對短期及突(tu)發性水質(zhi)污(wu)染適應性強等(deng)。

4)粉(fen)末活性炭(tan)與超濾膜配合處(chu)理(li)有(you)機污(wu)(wu)染污(wu)(wu)水·可優(you)勢互(hu)補(bu),對(dui)去除污(wu)(wu)水中有(you)機物的效果更佳(jia)。

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(chu)理中的(de)應用[J]·工業(ye)水處(chu)理, 2007, 27(4): 13-16·

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