粉狀活性炭在給水處理中的使用已有70年左右的歷史。國外對粉狀活性炭吸附性能作的大量研究表明:粉狀活性炭對三氯苯酚、二氯苯酚、農藥中所含有機物,三鹵甲烷及前體物以及消毒副產物三氯醋酸、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。2005年在哈爾濱水廠過濾池中,應用活性炭吸附,使松花江受苯污染水體達到了飲用水的標準。

1吸附技術的原理

  粉狀活性炭吸附水中溶質分子是一個復雜的過程,是幾種力綜合作用的結果,包括離子吸引力、范德華力、化學雜和力。根據吸附的雙速率擴散理論認為,吸附是一個由迅速擴散和緩慢擴散兩階段構成的雙速過程,迅速擴散在數小時內即完成,發揮了60%~80%活性炭的吸附容量。迅速擴散是溶質分子在碳粒內沿徑向均勻分布的阻力小的大孔隙中擴散的過程。這些大孔隙產生徑向的擴散阻力。當分子從大孔進一步進入與大孔相通的微孔中擴散時,由于受到狹窄孔徑所產生的很大阻力,從而極為緩慢。微孔也是在碳粒內均勻分布,但不構成徑向的擴散阻力。影響粉狀活性炭吸附的因素涉及溶質分子極性、分子量大小、空間結構,這一點取決于水源水質的特征。活性炭對不同的物質分子具有選擇吸附性。

 2投加工藝的選擇

  粉狀活性炭對人工合成化學物的吸附去除主要取決于該化合物的類型。在選擇投加點時,必須考慮混合程度和處理接觸時間,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,主要考慮:

 1)投加點要有充足的攪拌條件,使粉狀活性炭能快速與處理水有良好的混合接觸。

 2)盡量延長粉狀活性炭與水體接觸吸附時間,充分利用粉狀活性炭的吸附能力,提高吸附率。

 3)盡量選取粒徑小的粉狀活性炭,使同等重量的活性炭吸附面積相對大;選取中孔較發達的木質活性炭,力求提高活性炭對有機物的吸附效能。

 4)盡量減小水處理過程中的化學藥品干擾,如氯、高錳酸鉀、混凝劑等。

 5)要根據投加量的多少、場地條件選取干式或濕式投加。

 6)根據水質污染狀態,及污染物確定合理的碳種,并計算經濟的投加量。投加量從5~30mg/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

  3.1優點

 1)粉狀活性炭應用的主要特點是設備投資省,價格廉,吸附速度快,對短期及突發性水質污染適應能力強。

 2)投加粉狀活性炭對去除色度有明顯效果。色度的去除有報道可達70%,色度低表明去除有機物的效率高,除鐵、錳的效果好。

 3)投加粉狀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。投加了粉狀活性炭阻隔了藻類的光吸收,同時在濁度較低的水源中有明顯的助凝作用,有助于在混凝沉淀中去除藻類。

 6)投加粉狀活性炭使化學耗氧量、五日生化需氧量大大降低,這些與水體有機污染程度正相關的表征指標的下降,表明了水體有毒有害物質的去除程度。

 7)投加粉狀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,自來水水質大幅度提高。

 9)投加粉狀活性炭對水體致突變性的影響,能夠有效地去除有機物污染物。是常規工藝改善飲用水水質的簡捷途徑。

 投加粉狀活性碳后,水體相當部分有機物得到去除,水體中膠狀物質含量減少,表面黏度下降。粉狀活性碳吸附在絮凝物上,有利于絮體的架橋,能改善絮體的結構。所以對濁度較低、污染嚴重的水體,投加粉狀活性炭除有良好的去除有機污染能力,同時還具有良好的助凝作用,使出水水質得到大幅度提高。是一種投資相對小、收效快,尤其是對于規模較大的舊水廠,是處理污染水源的一種可靠的凈化工藝。

 2工程中的問題

 1）上國內水體污染物比國外的復雜得多,處理對象的復雜,使其應用水平提高受到制約。

 2)在應用過程中,粉末活性炭在諸多環節如裝卸、拆包、配制、投加過程中勞動強度大、容易引起粉塵飛揚,造成環境等方面的諸多問題,是至于約粉狀活性炭技術應用的一個關鍵。

 3)應用中精確制備和定量投加粉狀活性炭能穩定穩定粉末活性炭吸附除污染的效果,也與制水成本密切相關。需合理的建造粉狀活性炭儲存、配制、投加系統使其較好的防治各個環節造成的不穩定因素。

 4)粉狀活性炭技術的應用最為關鍵的問題是投資以及成本的控制,科學合理的使用粉狀活性碳技術是其經濟有效的發揮其效用的關鍵環節。

4粉狀活性炭與超濾組合應用前景

 現代水處理中,超濾膜(UF)和反滲透膜(RO)已成為深度處理的主要工藝.但當原水中有機物、無機物、微生物和膠體物質含量過高時,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,可延長膜的使用時間。活性炭對相對分子質量在500~3000的有機物.去除率一般為70%~86.7%.而對相對分子質量＞3000的有機物則達不到有效去除的效果.但UF對于大分子的有機物有良好的去除率。因此活性炭與UF組合去除有機物效果好。

 5結論

1)活性炭在水處理工藝中應用已有70多年歷史。

 20世紀60年代,活性炭吸附法在城市用水、城市污水和工業廢水深度處理中得到廣泛應用,它是一項傳統成熟的水處理技術。 

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

 3)活性炭吸附技術具有設備投資省、價格便宜、吸附速度快、對短期及突發性水質污染適應性強等。

 4)粉狀活性炭與超濾膜配合處理有機污染污水，可優勢互補,對去除污水中有機物的效果更佳。