粉末活性炭吸附技術作為水廠改善水質的有效措施,運行方式靈活,費用低廉,效果(guǒ)明顯。通(tōng)過綜合研究成果,對粉末活性炭吸附技術在水廠(chǎng)應用中應重點解決(jué)的問題進行了探討。
1 應用狀況
粉末活性炭在給水處理中的使用已有70年左右(yòu)的曆史。自從美國首次使用粉末活性炭去除氯酚產生的嗅味以(yǐ)後,活性炭成為給水(shuǐ)處(chù)理中(zhōng)去除色、嗅、味 和有機(jī)物的有效(xiào)方法之一。國外對粉末活性炭吸附性能作的大量研究(jiū)表明:粉末活性炭對三氯苯酚、二氯苯酚、農藥(yào)中所(suǒ)含有機物,三鹵甲烷及前體物以(yǐ)及消(xiāo)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(xiào)果,對色、嗅、味的去除效果已得到公認。
粉末活性炭在歐(ōu)、美、日等國應用很普遍,美國80年(nián)代初期每年在給水處理中所用粉末活性炭約2.5萬t,且有逐年增加趨勢。我國60年代末期開 始注意汙染水源的除嗅、除味(wèi)問題。粉末活性(xìng)炭在(zài)上海、哈爾濱、合肥、廣(guǎng)州(zhōu)都曾試用過。近年來(lái),我國對粉末活性炭的研究和(hé)應用(yòng)逐漸重視,同濟大學、哈爾濱建 築(zhù)大學等都作了較為深入的研究,已取得不少實用性成果。私家車托(tuō)運
粉末活性炭應用的主要特點是(shì)設備投資省,價格便宜(yí),吸附速度快,對短期及突發性水質汙染適應(yīng)能力強。
2 製約技術應用的瓶頸(jǐng)
根據(jù)我們(men)的研究表明:自來水廠中應用粉末活性炭吸附技術,是(shì)一(yī)項非常(cháng)有前景的技術。但是(shì),由於未能很(hěn)好地解(jiě)決該技術(shù)在應(yīng)用方(fāng)麵存在的局限性,難以發揮粉末活性炭技術的優勢,導致(zhì)技術應用不(bú)能達到實際(jì)效果。在自來(lái)水廠中的應(yīng)用必須解決理論依據和應用兩大類問題。
2.1 理論上應解決的問題
(1)根據水廠原水的(de)水質狀況,特別是有機物分子量的分布狀況,確定投加粉末活性炭的(de)炭種。
(2)根據水廠的(de)實際水質(zhì)情況,確定合(hé)理、經濟的投加量。
(3)根據水(shuǐ)廠(chǎng)現有的生產工藝,確定合適、合理的投加點及投加方式,以解決粉末活性炭與混凝劑吸附競爭的矛盾(dùn),提高粉末活性炭使用效率。
作為(wéi)一種普遍性(xìng)的規律:在相同條件下,不同的(de)粉末活性炭炭種對有機物吸附處理的能力相(xiàng)差較大(去除率相差(chà)16%)。同樣(yàng),根據水廠(chǎng)製(zhì)水工藝的特 點(diǎn),不同投加點的影響也較大,這主要是由於(yú)原水的特性以(yǐ)及混凝與(yǔ)吸附(fù)競爭的結果(guǒ),而投加量的確定在(zài)工程(chéng)應用中應(yīng)根據目標期(qī)望值(出廠水CODMn)以及運 行(háng)成本來綜合考慮。
粉末活性炭投加作為一種應急(jí)性(xìng)的措施,在一些水廠已經得到了嚐試,但對該技術的應用成效褒貶不一。我們的研究表明:針(zhēn)對水廠各異的實際(jì)情況,必 須很好地探索解決上述三個問題(tí)的合適方式;特別是針對不同的(de)處理(lǐ)工(gōng)藝流程,選擇合理的投(tóu)加點(diǎn)和投加方(fāng)式是至關重要的。因此在該(gāi)技術的應用方麵,必須引起足 夠的重視,才能經濟、有效地發揮粉末活性炭除汙染的作用。
2.2 工(gōng)程應用(yòng)中應(yīng)解決的問題
(1)應(yīng)用中粉塵飛(fēi)揚的汙染問題。在自來(lái)水廠應用中,由於粉末活性炭在諸多(duō)環節如裝卸、拆包、配(pèi)製、投加過程(chéng)中勞動強度(dù)大(dà)、容易引起粉塵(chén)飛揚,造成(chéng)工(gōng)作環境惡劣,操作人員抵觸情(qíng)緒較強,也成為製約粉末活性炭技術應用(yòng)的一個關鍵的、實質性的(de)問題。
根據資料報道,有些自來水廠采用負壓配製投加方式進行粉(fěn)末活性炭投加(jiā)。該方(fāng)式已經基本解決了粉塵汙染的問題,但仍難以避免粉末活性炭(20 kg/袋(dài))在搬運、拆包過程中造(zào)成的粉塵(chén)飛揚以及勞動強度大的問題(tí),特別(bié)是處理能力大於(yú)10萬m3/d的自來水廠,每小時的粉(fěn)末活性炭用量一般在60 kg左右(以投加量15 mg/L計算)。起重機
(2)應用中精確製備和定量投加粉末活性炭的問題。為穩定(dìng)粉末活性炭吸附除汙染的效果,應在一定範圍(wéi)內盡量保證投加計量(liàng)的準確,這不僅關係(xì)到(dào)處 理(lǐ)效果,也(yě)與製(zhì)水成本密切相關。根(gēn)據合適的參數建造的整個粉末(mò)活性炭儲存、配製、投加(jiā)設備或係統(tǒng)必須能很好地防止在各個環節造成的不穩定因素,如在輸送投 加過程(chéng)中的堵塞問題,會造成流量不穩定,從(cóng)而影響除汙染的效果。
(3)設備或係統(tǒng)的自動化控製。為進一步降低粉(fěn)末活性炭投加設備的操作強度,如何(hé)實現自動化操作(zuò)、與水廠原有自動化控(kòng)製係統相配以及如何根據水質變化情況自動(dòng)追蹤(zōng)調整,以滿足穩(wěn)定出水水質的目的,這也是製約該技術(shù)應用(yòng)的關鍵因(yīn)素。
(4)投資、成本控製。粉末活性炭技術的應用最為關鍵的問題(tí)是投資以及成本的(de)控製,為滿足新的《生(shēng)活飲用水衛(wèi)生規範(fàn)》(主要是CODMn<3 mg/L,特殊(shū)情(qíng)況下不超(chāo)過(guò)5 mg/L),大多數水司均麵臨技(jì)術改造的問題。對大多數水司而言,水質汙染一(yī)般是間斷(duàn)性或突(tū)發性的,常(cháng)規工藝在大多數時間是能夠滿足新的規(guī)範要求的,因此 粉末活性炭技術是一(yī)項實用性非常強的技術,其投資相對較省,成本較低、投用(yòng)靈活。
例如,處理能(néng)力(lì)為10萬m3/d的自(zì)來(lái)水廠,設備(bèi)的投資在120萬元左右,1 m3水(shuǐ)投資在(zài)1 2元左右,較之生(shēng)物處(chù)理方法投資(1 m3水投資100元左右)以及臭氧(yǎng)生物活(huó)性炭工藝投資(1 m3 水(shuǐ)投資250元左右)具有很大的(de)優勢;同時增加的(de)處理成本約為0.02元(yuán)/m3(以每年平均汙染期(qī)使用粉末活(huó)性炭投加設備90 d,平(píng)均投加量為15 mg/L計算)。
3 結論
根據我們(men)長時間的(de)理(lǐ)論研究以及工程實踐表明:粉末活性炭投加作為一(yī)項應急性的水質改善手段,隻要正確解決技術使用(yòng)上的炭種選擇、投加點(diǎn)、投加方 式等問題,可以較好地提高水廠的出廠水水(shuǐ)質,特(tè)別是對有(yǒu)機物(CODMn)、色度等水質指標的改善 ;同時該技術已經取得了(le)工程實踐的檢驗,解決(jué)了使用過程中的粉塵(chén)汙染(rǎn)、精確投加以及降低勞動強度實現自動(dòng)化控製(zhì)等(děng)諸多問題,並(bìng)且該技術的使用投資少,效果 明顯,運行成本低廉。