延長(zhǎng)粉末活性炭與水體接觸時(shí)間,提升脫色技術(shù)系統(tǒng)對(duì)純水凈化效果。

    國(guó)外專家曾對(duì)粉末活性炭的應(yīng)用情況進(jìn)行分析研究,認(rèn)為粉末活性炭對(duì)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(duì)吸附的干擾。根據(jù)國(guó)內(nèi)某水廠近年應(yīng)用粉末活性炭的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為,對(duì)于有生活污水、工業(yè)污水的排放,造成水體富營(yíng)養(yǎng)化,導(dǎo)致水體藻類等微生物急劇繁殖等,屬于污染較嚴(yán)重、較為復(fù)雜的水源;枯水期時(shí)常散發(fā)成分復(fù)雜的異臭、異味,再加上取水河段為潮感河流,污水回蕩時(shí)間長(zhǎng),污染造成的危害較大。選取投加粉末活性炭工藝時(shí),活性炭對(duì)不同的物質(zhì)分子具有選擇吸附性。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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(chǎng)地條件選取干式或濕式投加。
    (6)根據(jù)水質(zhì)污染狀態(tài)確定投加量。投加量從5-30mg/L不等。某水廠投加粉末活性炭工藝如下:

投加粉末活性炭明顯改善出水水質(zhì) ：
    (1)投加粉末活性炭對(duì)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。但去除色度的效果并沒有和投加活性炭量成正比,其復(fù)雜的機(jī)理,還有待下一步研究。
    (2)投加粉末活性炭對(duì)去除嗅味有明顯效果。南方某水體的富營(yíng)養(yǎng)化水體不僅是藻類繁殖和殺滅過程產(chǎn)生的異臭,還面對(duì)復(fù)雜的工業(yè)排污污染,水體長(zhǎng)期酚類物質(zhì)的異常濃度所引起的異臭。由于致臭物質(zhì)的動(dòng)態(tài)性和不確定性,故臭味的定量分析成為十分艱難的課題,設(shè)想要經(jīng)過多年對(duì)特定水體的調(diào)查研究,設(shè)立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)立相應(yīng)的分析方法,才能逐步解決。目前臭味的檢測(cè)一般是用人的感官去鑒定,人為的誤差較大。除臭是粉末活性炭去除污染物的一個(gè)重要的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo),也是供水行業(yè)目前面臨的確保飲用水安全的極其重要、難度相當(dāng)大的感官指標(biāo)。
    (3)投加活性炭有助于去除陰離子洗滌劑。國(guó)內(nèi)外化工行業(yè)早已有利用粉末活性炭,來凈化去除工業(yè)廢水中的洗滌劑的工藝。也是粉末活性炭去除較大分子合成有機(jī)物的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。
    (4)投加活性炭有助于對(duì)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。如應(yīng)用投加粉末活性炭、聚丙烯酰胺助凝、高錳酸鉀氧化的聯(lián)合協(xié)同作用,嚴(yán)格控制沉淀池出水濁度為1NTU以下,則藻類的去除率可高達(dá)95%-98%。

    (5)投加粉末活性炭使化學(xué)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(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。

    (6)投加粉末活性炭對(duì)酚類的去除有良好的效果。上世紀(jì)30年代,國(guó)外已有采用粉末活性炭吸附焦化廠廢水中苯酚的工藝。根據(jù)水廠的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為在原水揮發(fā)性酚在0.005mg/L以下,投加粉末活性炭20mg/L以下,可以有效地去除;若原水揮發(fā)性酚在0.005mg/L以上,0.01mg/L以下,可明顯減低出廠水揮發(fā)性酚含量;但原水揮發(fā)性酚大于0.01mg/L時(shí),單靠投加粉末活性炭,難以得到良好的去除效果。粉末活性炭對(duì)酚類的去除效果,是綜合評(píng)價(jià)吸附能力的重要指標(biāo),對(duì)于酚類污染嚴(yán)重的水體尤為重要。

    (7)投加活性炭粉時(shí)出水濁度的影響。投加活性炭后由于活性炭比重大,并具有良好吸附性能,吸附在絮狀物上,增加絮狀物的比重,使水中相當(dāng)部分有機(jī)物得到去除,具有良好的助凝性能。對(duì)于某濁度低,絮狀物由于有機(jī)膠體過多而輕浮的水體,助凝效果較顯著。投加粉末活性炭后,沉淀池、濾池出水濁度大幅度下降,自來水水質(zhì)大幅度提高。沉淀池出水濁度下降近60%,出廠水出水濁度下降近70%。但粉末活性炭投量大時(shí),會(huì)發(fā)生微小碳粒穿透濾池的現(xiàn)象,影響出水濁度,所以當(dāng)投加量大時(shí),要嚴(yán)格控制好濾速和濾池出水濁度。

    (8)投加粉末活性炭對(duì)水體致突變性的影響

    某水廠水源常年致突變?cè)囼?yàn)呈陽性,常規(guī)處理加氯消毒后致突變性一般會(huì)增加;投加粉末活性炭后,首次出現(xiàn)出廠水致突變?yōu)殛幮浴＿@不得不歸功于粉末活性炭對(duì)有機(jī)污染物的有效去除,從而證明投加粉末活性炭,是常規(guī)工藝改善飲用水水質(zhì)的簡(jiǎn)捷途徑。

   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。