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【甘肅(Sù)水處理】粉末[Mò]活性炭在淨水處(Chù)理中的應用研[Yán]究

大(Dà)
2022.09.06
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     國[Guó]外利用粉末活◇性◇炭去除水中有機[Jī]物、除色、除嗅味物◊質◊[Zhì]己取得成功的經驗與▿較▿好的去除效果。如上世紀20年代美國芝加哥,已成◈功◈利用粉末(Mò)活▾性▾炭與慢砂(Shā)過濾工藝相結合,防[Fáng]預了飲用水的氯酚污◊染◊;在東(Dōng)普魯士早已(Yǐ)利用粉▽末▽活性▾炭▾(Tàn)消除季節性的原水藻類異[Yì]◆味◆等。認為雖然▾顆▾粒活性炭能*良好(Hǎo)的工[Gōng]藝性,但吸附[Fù]循◈環◈的較[Jiào]短[Duǎn]時[Shí]間仍是粉末活性(Xìng)炭的◈優◈點。國内利用(Yòng)粉末活性炭[Tàn]去除[Chú]污染物(Wù)正處于研究之中,目前實際的◇應◇用仍然不多。粉末活(Huó)性炭的投[Tóu]加量(Liàng)與水的濁度、臭(Chòu)味物質[Zhì]的濃度有關,投加量◆應◆根據水質的特點試驗确定。研究的◈關◈鍵是如何根據自身企業的實際情況[Kuàng],緻突變污染物的組成,不同水源水廠不同工藝配[Pèi]置的特點,進行大量的▿室▿内外試驗,尋找相适應的投∆加∆工藝和投加◆碳◆的▲品▲種,以期建立相對經濟、▾簡▾單易行的投◆加◆[Jiā]粉末活[Huó]性炭工藝。

 

     一、粉末活性炭的淨水[Shuǐ]效能研究
  粉末(Mò)活性炭吸附∇水∇中溶質∇分∇[Fèn]子是一個複雜的過程,是幾種力◆綜◆[Zōng]合作▽用▽的結◈果◈(Guǒ),包括離子吸引力、範德華力、▿化▿學雜和力。根據吸附的雙速率擴散理論認▿為▿(Wéi),吸附是一個由迅速擴散和◈緩◈(Huǎn)慢擴散兩階段[Duàn]構成[Chéng]的雙速過[Guò]程,迅速擴散◊在◊數小時内即完(Wán)成,發[Fā]揮了60%-80%活性炭的吸附容量。迅速擴散是溶質分子在碳粒[Lì]内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∆産生徑向的擴散阻力。當分子⋄從⋄大孔進一步進入與大孔(Kǒng)相◈通◈的微孔(Kǒng)中擴散時,由于受到狹[Xiá]窄孔徑所産生的很大阻力,從而極為緩慢。微孔也是在碳粒内●均●勻分布,但不構成徑向的(De)擴○散○阻力。影響粉末[Mò]活性炭吸附的因素涉及溶質(Zhì)分子極性、分子量大小[Xiǎo]、空間結(Jié)構,這一點取決于(Yú)水[Shuǐ]源⋄水⋄質的特征。活性炭對不同[Tóng]的物質分子具有◈選◈擇吸附性。
  (一)投[Tóu]加工藝的選擇
  國外*曾對[Duì]粉末活性炭的應用情況進行分析研[Yán]究,認為粉末活性炭對人工合成化∇學∇物的吸附去除主[Zhǔ]●要●取決于該化合(Hé)物的類型。在選(Xuǎn)擇投加點時,◈必◈須(Xū)考慮(Lǜ)∇混∇合程度和處理接觸時間,盡(Jìn)量減少水(Shuǐ)處理藥∆劑∆對吸附的幹擾。根據國内某(Mǒu)水廠[Chǎng]近年●應●用粉末活性炭的經(Jīng)驗認為,對∆于∆有∆生∆活污水[Shuǐ]、工(Gōng)業污水的排放,造成水體富營養[Yǎng]化,導緻水體(Tǐ)藻類等微生物(Wù)急劇[Jù]繁殖等,屬于污染(Rǎn)較[Jiào]嚴重、較為複雜的∇水∇源;枯[Kū]水期時常散發成分複雜(Zá)的[De]異臭、異味,▾再▾加上取水河⋄段⋄[Duàn]為潮感河流,污水回蕩時間[Jiān]長,污染造成[Chéng]的危害較大。選取投加粉末活性炭工藝時[Shí],主要考慮:
  (1)投加點要▾有▾(Yǒu)充足的◊攪◊拌條件,使粉末活∇性∇炭能快速與處理水有良(Liáng)▽好▽的混合接觸。
  (2)盡量延(Yán)長粉末(Mò)活性炭與水體接[Jiē]觸[Chù]吸▽附▽(Fù)時間,充分利▿用▿粉末活性炭[Tàn]的吸附能力,提高(Gāo)吸○附○率。
  (3)盡量選取粒徑小(Xiǎo)的粉末活性炭,使同等[Děng]重量的[De]活性炭吸附面積相對◇大◇;選[Xuǎn]取中孔較發達的木質活性炭,▿力▿求(Qiú)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藥品幹擾,如氯(Lǜ)、高錳∆酸∆鉀、混凝劑等[Děng]。
  (5)要根據投加量(Liàng)的[De]多少、場地條件▽選▽取幹●式●或[Huò]濕式投加。
  (6)根據水質污染狀●态●确定投加量。投[Tóu]加量從5-30mg/L不等。某水廠投加粉末活性炭工○藝○如下:
  (二)投加[Jiā]粉末活性炭∆明∆顯改[Gǎi]善出水水(Shuǐ)質
  (1)投(Tóu)加◇粉◇末活性炭對去[Qù]除色度有明顯效果。∇色∇度的去除有報道(Dào)可達70%,色度低表明去(Qù)除▾有▾機物的效率高,除鐵、錳的效果好。但去除[Chú]色度[Dù]的效果并沒有和投[Tóu]加活性炭量成[Chéng]正比,其複雜的機理,還有待下一∇步∇[Bù]研究。
  (2)投加粉末活性炭對去除嗅∇味∇有明顯效果。南方某水體的富營養化水體不僅是藻類繁殖(Zhí)和殺(Shā)滅過程産生的異臭,還面對複雜的工業排污[Wū]污染,水體長期酚類物(Wù)質的異常濃度所引起的▿異▿[Yì]臭。由于緻臭物質的動态性和不确定○性○,故臭味的定⋄量⋄分析◇成◇為十分艱難(Nán)的課題,設想要經過多∇年∇(Nián)對特定水(Shuǐ)體的調查研究,設立相關◇的◇數學模型,設立相應的分析方[Fāng]法,才能[Néng]逐步(Bù)解決。目前臭(Chòu)味的檢測一般是用(Yòng)人的感官去鑒定,▿人▿為的誤差較大。●除●臭是粉末活性炭去除[Chú]污染▾物▾的一◇個◇重(Zhòng)要的綜合評價指[Zhǐ]标,也是供水行業(Yè)目前(Qián)面臨的*飲用(Yòng)水*的⋄極⋄其重要、難度相當大的感[Gǎn]官指标。
  (3)投加活性●炭●有助于去除陰離子洗滌劑。國内外▽化▽工(Gōng)行業早已有利用粉末活性炭,來淨化去(Qù)除[Chú]工▲業▲廢水中的洗滌劑[Jì]的工藝。也是粉末活性(Xìng)炭去除較大分子合▽成▽[Chéng]有機物的一個評價指标。
  (4)投加活性炭有助于[Yú]對藻類的去除。投加[Jiā]了▽粉▽末活性炭阻隔(Gé)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,有助于在混凝沉澱中去除藻類。如應(Yīng)用投加粉末活性[Xìng]炭、聚丙▽烯▽酰胺[àn]助凝[Níng]、高○錳○酸鉀氧化的[De]◆聯◆合協同作⋄用⋄,嚴格控(Kòng)制沉(Chén)澱池出水濁度為1NTU以下,則藻類的去除率可高達95%-98%。
  (5)⋄投⋄加粉末(Mò)活性炭使化學耗氧量(CODmn和CODcr)、五日生化需氧(BOD5)量大大降▽低▽,這些與水體有機污(Wū)染程度正相關的表征指标的(De)下降,表∇明∇了水體(Tǐ)有毒有害物[Wù]質的(De)去除程度。
  (6)投加粉末活性炭對酚類的去除有良好的效果。上(Shàng)世紀30年代[Dài],國外已有采用粉末活性炭吸附焦化廠廢水中苯[Běn]酚○的○工藝。根據◊水◊廠的應用◆經◆(Jīng)驗[Yàn],認為在原水揮發(Fā)性◊酚◊在0.005mg/L以(Yǐ)下,投加粉末◊活◊[Huó]性炭20mg/L以下[Xià],可●以●有效地▾去▾除;若原水揮發性酚在0.005mg/L以上,0.01mg/L以下,可明[Míng]顯減(Jiǎn)低出廠水揮發性酚含量;但原水揮發[Fā]性酚大于0.01mg/L時,單靠(Kào)投加粉末活[Huó]性炭,難以得到[Dào]良好的去除效果。▿粉▿末活[Huó]性炭對酚類的去除效果(Guǒ),是(Shì)◊綜◊合評價吸附能力的[De]重要指[Zhǐ]标,對于酚類污染(Rǎn)嚴重[Zhòng]的水體尤為重[Zhòng]要。
  (7)投加活性[Xìng]炭[Tàn]粉時出水濁度的影響。○投○[Tóu]加活性炭後由于活(Huó)性炭比重(Zhòng)大,并具有良◊好◊(Hǎo)吸附性能,吸附(Fù)在[Zài]絮狀物上,增加絮狀物的比(Bǐ)◆重◆,使水●中●相當部分有[Yǒu]機物得▲到▲去除,具有良好⋄的⋄助凝性能。對于某濁[Zhuó]度低,絮狀物由于有機膠(Jiāo)體過多而輕浮的(De)水體,助凝效果∇較∇顯著。投加粉末[Mò]活性(Xìng)炭後,沉(Chén)澱池、濾池出水濁度大幅度[Dù]下降,自來水水質大幅度提[Tí]高。沉澱池∇出∇水濁度下降近60%,出廠水◇出◇水濁度下降近70%。但粉(Fěn)末活性炭投量大時,會[Huì]發生微○小○碳[Tàn]粒穿透濾池的(De)現象,影響出水濁度,所以當投[Tóu]加量大(Dà)時,要嚴格●控●(Kòng)制好[Hǎo]濾速和濾∇池∇出水濁度。
  (8)投(Tóu)加粉[Fěn]末活性炭對水體▿緻▿突變性的影響[Xiǎng]
  水體緻突變(Biàn)性用Ames試[Shì]驗檢驗,試(Shì)驗菌種▾為▾[Wéi]TA98、TA100,用XAD樹脂吸附水樣中緻突[Tū]變有機物,洗脫∆物∆[Wù]用平皿滲入法作三個濃度檢(Jiǎn)驗,用突(Tū)變菌落數和對應的受試物∇濃∇度(Dù)作回(Huí)歸曲線,以▽突▽變菌落數為自發回變菌(Jun1)落數兩倍時的對應水樣體積作為該水樣的*低緻突變劑量。*緻(Zhì)突[Tū]變劑量可[Kě]知其[Qí]所含緻突變有機(Jī)物的多少。
  某水廠水源(Yuán)常年緻突變試驗呈(Chéng)陽◊性◊,常規處理加○氯○(Lǜ)*後緻突變性一般會(Huì)增加;投加(Jiā)粉末[Mò]活性炭後,*出現出廠水緻突變為陰性。這不得不歸功▾于▾[Yú]粉末活性炭對有機污染物▽的▽[De]有效[Xiào]去除,從而證明▾投▾(Tóu)◆加◆粉末活性炭(Tàn),是常規工藝改善飲用[Yòng]水水質的簡捷[Jié]途徑(Jìng)。
  投加粉末活性碳後,水體相當部分有機物[Wù]得到去[Qù]除,水體中膠狀(Zhuàng)物質含量減少,表面粘[Zhān]度下▿降▿[Jiàng]。粉末活∆性∆[Xìng]碳吸附[Fù]▾在▾絮凝物上(Shàng),有利于絮體的架橋,能改善●絮●體的(De)結構。所以對▾濁▾度較低、污染嚴◊重◊的(De)水體(Tǐ),投加粉末活性炭除▾有▾良好的去除有機污(Wū)染能力,同時還具有良好○的○助凝(Níng)作用,使出水水質得到(Dào)大幅▽度▽(Dù)提高。是一種投資▲相▲對小、收效快,尤其是對于規模[Mó]較大的舊水廠,是處理污染水源的∆一∆種[Zhǒng]可靠的淨化工藝。

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