国外在利用粉末活性炭去除水中的有机物、颜色和气味方面已经取得了成功的经验 ,去除效果良好 。在20世纪20年代的美国芝加哥 ,粉末活性炭和慢砂滤工艺的组合已被成功地用于防止饮用水中的氯酚污染 。粉末活性炭已经在东普鲁士被用来消除原水中的季节性藻类气味。颗粒活性炭虽然工艺性好,但是吸附周期时间短仍然是粉末活性炭的优势。国内正在研究用粉末活性炭去除污染物,但目前实际应用还很少 。活性炭的投加量与水的浊度和恶臭物质的浓度有关。加药量应根据水质特点确定。研究的关键是如何根据自身企业的实际情况 、致突变污染物的组成以及不同水源厂不同工艺配置的特点 ,进行大量的室内外试验,找到合适的投加工艺和投加炭品种,从而建立相对经济 、简单的粉末活性炭投加工艺 。

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一、粉末活性炭净水效率的研究
粉末活性炭对水中溶质分子的吸附是一个复杂的过程 ,是多种力综合作用的结果,包括离子引力、范德华力 、化学杂化力。根据吸附的双速率扩散理论,吸附是由快速扩散和慢速扩散两个阶段组成的双速率过程。几个小时即可完成快速扩散 ,发挥活性炭60%-80%的吸附能力 。快速扩散是溶质分子在阻力较小的大孔隙中扩散的过程,这些大孔隙沿碳颗粒的径向均匀分布。这些大孔产生径向扩散阻力。当分子进一步从大孔扩散到与大孔相通的微孔中时,由于孔径窄造成的阻力大 ,速度极慢 。微孔均匀地分布在碳颗粒中,但它们不构成径向扩散阻力。影响粉末活性炭吸附的因素有溶质分子极性、分子量和空结构,这取决于水质的特性。活性炭对不同的物质分子有选择性吸附 。
(一)投加工艺的选择
国外对粉末活性炭的应用进行了分析和研究 ,认为粉末活性炭对合成化学品的吸附和去除主要取决于化合物的种类 。在选择加药点时 ,必须考虑混合程度和处理接触时间,尽量减少水处理剂对吸附的干扰。根据国内某水厂近年来应用粉末活性炭的经验,认为生活污水和工业污水的排放会导致水体富营养化 ,导致水体中藻类等微生物快速繁殖。,这是一个严重而复杂的水源 。在干燥的季节,经常会散发出成分复杂的臭味和异味。另外 ,取水口段是潮汐河流,污水长期回荡,污染危害很大。在选择投加粉末活性炭的工艺时 ,主要考虑以下几点:
(1)投加点要有足够的搅拌条件,使粉末活性炭能与处理后的水快速、良好地混合 。
(2)尽量延长粉末活性炭与水的接触吸附时间,充分利用粉末活性炭的吸附能力 ,提高吸附率。
(3)尽量选择粒径小的粉状活性炭,这样同等重量的活性炭吸附面积比较大 ;为了提高活性炭对有机物的吸附效率,选用中孔发达的木质活性炭。
(4)尽量减少水处理过程中的化学干扰 ,如氯气 、高锰酸钾、混凝剂等 。
(5)应根据剂量和现场条件选择干法或湿法加药。
(6)根据水质污染状况确定投加量。剂量从5-30毫克/升不等..水厂投加粉末活性炭的过程如下:
(2)投加粉末活性炭可以明显改善出水水质
(1)投加粉末活性炭可以明显去除色度 。据报道色度去除率可达70% ,色度低说明有机物去除效率高,铁锰去除效果好。但脱色效果并不与活性炭用量成正比,其复杂机理有待进一步研究。
(2)添加粉末活性炭对去除异味效果明显 。南方某水体富营养化水体 ,不仅仅是藻类繁殖、杀灭产生的臭气,更是复杂的工业污染和水体中酚类物质长期浓度异常产生的臭气 。由于致臭物质的动态性和不确定性,气味的定量分析成为一项非常困难的任务。假设经过多年对具体水体的调查研究 ,建立相关的数学模型和相应的分析方法,逐步解决。目前气味的检测一般靠人的感官来识别,人为造成的误差较大 。是粉末活性炭除臭除污的一项重要综合评价指标 ,也是目前供水行业面临的*饮用水*一项极其重要且困难的感官指标。
(3)添加活性炭有助于去除阴离子洗涤剂。国内外化学工业已经使用粉末活性炭来净化和去除工业废水中的洗涤剂 。也是粉末活性炭去除大分子有机物的一个评价指标。
(4)添加活性炭有助于去除藻类。粉末活性炭的加入阻断了藻类的光吸收,同时在低浊度的水源中有明显的助凝作用,有助于混凝沉淀去除藻类 。如果应用投加粉末活性炭 、聚丙烯酰胺助凝剂和高锰酸钾氧化的协同作用 ,严格控制沉淀池出水浊度在1 NTU以下,藻类去除率可达95%-98%。
(5)投加粉末活性炭后,化学耗氧量(CODMn和CODCr)和五日生化需氧量(BOD5)大幅降低。这些与水体有机污染程度呈正相关的表征指标的降低 ,表明了水体中有毒有害物质的去除程度 。
(6)投加粉末活性炭对酚类物质的去除效果较好。20世纪30年代 ,国外采用粉末活性炭吸附焦化厂废水中苯酚的技术。根据水厂的应用经验,认为原水中挥发酚在0.005 mg/L以下,粉末活性炭在20 mg/L以下 ,可以有效去除 。如果原水中的挥发酚大于0.005 mg/L且小于0.01 mg/L,则可以明显降低出厂水中的挥发酚含量 。但当原水中挥发酚大于0.01 mg/L时,仅投加粉末活性炭难以获得良好的去除效果。活性炭对酚类物质的去除效果是综合评价吸附能力的一个重要指标 ,特别是对于酚类污染严重的水体。
(7)投加活性炭粉对出水浊度的影响 。投加活性炭后,由于其比重高,吸附性能好 ,吸附在絮体上,增加了絮体的比重,使水中相当一部分有机物被去除 ,具有良好的助凝性能。对于低浊度、有机胶体过多导致絮体轻薄的水体,助凝效果明显。投加粉末活性炭后,沉淀池和过滤器出水浊度大大降低 ,自来水水质大大改善 。沉淀池出水浊度下降近60% ,出厂水浊度下降近70%。但当粉末活性炭投加量较大时,微小的碳粒会穿透过滤器,影响出水浊度。因此 ,当投药量较大时,应严格控制过滤器的过滤速度和出水浊度 。
(8)投加粉末活性炭对水体致突变性的影响
水体致突变性采用Ames试验,试验菌株为Ta98和Ta100。用XAD树脂吸附水样中的致突变有机物 ,用平板渗透法测定了3种浓度的洗脱液。突变菌落数和相应的受试物质浓度作为回归曲线,使用突变菌落数为自发回复菌落数两倍时的相应水样 。*诱变剂量可以告诉我们它含有多少诱变有机物。
某水厂水源常年致突变试验呈阳性,常规处理加氯*后致突变性一般会增加 ;投加粉末活性炭后 ,出厂水的突变为阴性。这要归功于粉末活性炭对有机污染物的有效去除,证明了投加粉末活性炭是常规工艺改善饮用水水质的一种简单方法 。
投加粉末活性炭后,水体中相当一部分有机物被去除 ,水体中胶体物质含量减少,表面粘度降低 。活性炭粉末吸附在絮体上,有利于架桥絮体 ,改善絮体结构。因此 ,对于低浊度、污染严重的水体,投加粉末活性炭不仅具有良好的去除有机污染的能力,而且具有良好的助凝作用 ,大大提高了出水水质。这是一种投资相对较小 、见效较快的可靠净化工艺,尤其适用于大型老水厂 。

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