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粉末活性炭在净水处理中的应用的简介

发布时间:2020-09-24 09:05

  粉末活性炭在净水处理中的应用的简介_电力/水利_工程科技_专业资料。随着净水深度处理工艺的推广和活性炭生物滤池的应用,虽然颗粒活性炭表现出良好的工艺性,但粉末活性炭吸附循环时间较短,投加方式较为简捷,费用较低,可根据水体污染情况随时更换碳种,仍是其突出的优点

  粉末活性炭在净水处理中的应用的简介 随着净水深度处理工艺的推广和活性炭生物滤池的应用,虽然 颗粒活性炭表现出良好的工艺性,但粉末活性炭吸附循环时间较短, 投加方式较为简捷,费用较低,可根据水体污染情况随时更换碳种, 仍是其突出的优点?对于固有工艺的水厂改善出水水质,对于突发 污染事故的迅速处理,是颗粒活性炭无法取代的功能?所以,随着国 内水体环境的不断恶化,水质要求的不断提升,在水处理设备行业 应用粉末活性炭的范围将会不断扩大?逐渐从迫不得已的应急事故 处理应用,转向为提高和改善水质的应用?粉末活性炭在水处理的 应用会越来越广,将为防治污染,改善饮用水水质,做出重要的贡献 ? 国外利用粉末活性炭去除水中有机物?除色?除嗅味物质己取 得成功的经验与较好的去除效果?如上世纪 20 年代美国芝加哥,已 成功利用粉末活性炭与慢砂过滤工艺相结合,防预了饮用水的氯酚 污染;在东普鲁士早已利用粉末活性炭消除季节性的原水藻类异味 等?认为虽然颗粒活性炭能保证良好的工艺性,但吸附循环的较短 时间仍是粉末活性炭的优点?国内利用粉末活性炭去除污染物正处 于研究之中,目前实际的应用仍然不多?粉末活性炭的投加量与水 的浊度?臭味物质的浓度有关,投加量应根据水质的特点试验确定? 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, 不同水源水厂不同工艺配置的特点,进行大量的室内外试验,寻找 相适应的投加工艺和投加碳的品种,以期建立相对经济?简单易行 的投加粉末活性炭工艺? 一?粉末活性炭的净水效能研究 粉末活性炭吸附水中溶质分子是一个复杂的过程,纯净水生产 线价格是几种力综合作用的结果,包括离子吸引力?范德华力?化学 杂和力?根据吸附的双速率扩散理论认为,吸附是一个由迅速扩散 和缓慢扩散两阶段构成的双速过程,迅速扩散在数小时内即完成, 技术资料由北京水处理公司提供 发挥了 60%-80%活性炭的吸附容量?迅速扩散是溶质分子在碳粒内 沿径向均匀分布的阻力小的大孔隙中扩散的过程?这些大孔隙产生 径向的扩散阻力?当分子从大孔进一步进入与大孔相通的微孔中扩 散时,由于受到狭窄孔径所产生的很大阻力,从而极为缓慢?微孔也 是在碳粒内均匀分布,但不构成径向的扩散阻力?影响粉末活性炭 吸附的因素涉及溶质分子极性?分子量大小?空间结构,这一点取决 于水源水质的特征?活性炭对不同的物质分子具有选择吸附性? (一)投加工艺的选择 国外专家曾对粉末活性炭的应用情况进行分析研究,认为粉末 活性炭对人工合成化学物的吸附去除主要取决于该化合物的类型? 在选择投加点时,必须考虑混合程度和处理接触时间,尽量减少水 处理药剂对吸附的干扰?根据国内某水厂近年应用粉末活性炭的经 验认为,对于有生活污水?工业污水的排放,造成水体富营养化,导 致水体藻类等微生物急剧繁殖等,属于污染较严重?较为复杂的水 源;枯水期时常散发成分复杂的异臭?异味,再加上取水河段为潮感 河流,污水回荡时间长,污染造成的危害较大?选取投加粉末活性炭 工艺时,主要考虑: (1)投加点要有充足的搅拌条件,使粉末活性炭能快速与处理 水有良好的混合接触? (2)尽量延长粉末活性炭与水体接触吸附时间,充分利用粉末 活性炭的吸附能力,提高吸附率? (3)尽量选取粒径小的粉末活性炭,使同等重量的活性炭吸附 面积相对大;选取中孔较发达的木质活性炭,力求提高活性炭对有 机物的吸附效能? (4)尽量减小水处理过程中的化学药品干扰,如氯?高锰酸钾? 混凝剂等? (5)要根据投加量的多少?场地条件选取干式或湿式投加? 技术资料由北京水处理公司提供 (6)根据水质污染状态确定投加量?投加量从 5-30mg/L 不等?某 水厂投加粉末活性炭工艺如下: (二)投加粉末活性炭明显改善出水水质 (1)投加粉末活性炭对去除色度有明显效果?色度的去除有报 道可达 70%,色度低表明去除有机物的效率高,除铁?锰的效果好?但 去除色度的效果并没有和投加活性炭量成正比,其复杂的机理,还 有待下一步研究? (2)投加粉末活性炭对去除嗅味有明显效果?南方某水体的富 营养化水体不仅是藻类繁殖和杀灭过程产生的异臭,还面对复杂的 工业排污污染,水体长期酚类物质的异常浓度所引起的异臭?由于 致臭物质的动态性和不确定性,故臭味的定量分析成为十分艰难的 课题,设想要经过多年对特定水体的调查研究,设立相关的数学模 型,设立相应的分析方法,才能逐步解决?目前臭味的检测一般是用 人的感官去鉴定,人为的误差较大?除臭是粉末活性炭去除污染物 的一个重要的综合评价指标,也是供水行业目前面临的确保饮用水 安全的极其重要?难度相当大的感官指标? (3)投加活性炭有助于去除阴离子洗涤剂?国内外化工行业早 已有利用粉末活性炭,来净化去除工业废水中的洗涤剂的工艺?也 是粉末活性炭去除较大分子合成有机物的一个评价指标? (4)投加活性炭有助于对藻类的去除?投加了粉末活性炭阻隔 了藻类的光吸收,同时在浊度较低的水源中有明显的助凝作用,有 助于在混凝沉淀中去除藻类?如应用投加粉末活性炭?聚丙烯酰胺 助凝?高锰酸钾氧化的联合协同作用,严格控制沉淀池出水浊度为 1NTU 以下,则藻类的去除率可高达 95%-98%? (5)投加粉末活性炭使化学耗氧量(CODmn 和 CODcr)?五日生化 需氧(BOD5)量大大降低,这些与水体有机污染程度正相关的表征指 标的下降,表明了水体有毒有害物质的去除程度? 技术资料由北京水处理公司提供 (6)投加粉末活性炭对酚类的去除有良好的效果?上世纪 30 年 代,国外已有采用粉末活性炭吸附焦化厂废水中苯酚的工艺?根据 水厂的应用经验,认为在原水挥发性酚在 0.005mg/L 以下,投加粉末 活性炭 20mg/L 以下,可以有效地去除;若原水挥发性酚在 0.005mg/L 以上,0.01mg/L 以下,可明显减低出厂水挥发性酚含量; 但原水挥发性酚大于 0.01mg/L 时,单靠投加粉末活性炭,难以得到 良好的去除效果?粉末活性炭对酚类的去除效果,是综合评价吸附 能力的重要指标,对于酚类污染严重的水体尤为重要? (7)投加活性炭粉时出水浊度的影响?投加活性炭后由于活性 炭比重大,并具有良好吸附性能,吸附在絮状物上,增加絮状物的比 重,使水中相当部分有机物得到去除,具有良好的助凝性能?对于某 浊度低,絮状物由于有机胶体过多而轻浮的水体,助凝效果较显著? 投加粉末活性炭后,沉淀池?滤池出水浊度大幅度下降,自来水水质 大幅度提高?沉淀池出水浊度下降近 60%,出厂水出水浊度下降近 70%?但粉末活性炭投量大时,会发生微小碳粒穿透滤池的现象,影 响出水浊度,所以当投加量大时,要严格控制好滤速和滤池出水浊 度? (8)投加粉末活性炭对水体致突变性的影响 水体致突变性用 Ames 试验检验,试验菌种为 TA98?TA100,用 XAD 树脂吸附水样中致突变有机物,洗脱物用平皿渗入法作三个浓 度检验,用突变菌落数和对应的受试物浓度作回归曲线,以突变菌 落数为自发回变菌落数两倍时的对应水样体积作为该水样的最低 致突变剂量?比较各水样的最低致突变剂量可知其所含致突变有机 物的多少? 某水厂水源常年致突变试验呈阳性,常规处理加氯消毒后致突 变性一般会增加;投加粉末活性炭后,首次出现出厂水致突变为阴 性?这不得不归功于粉末活性炭对有机污染物的有效去除,从而证 明投加粉末活性炭,是常规工艺改善饮用水水质的简捷途径? 技术资料由北京水处理公司提供 投加粉末活性碳后,水体相当部分有机物得到去除,水体中胶 状物质含量减少,表面粘度下降?粉末活性碳吸附在絮凝物上,有利 于絮体的架桥,能改善絮体的结构?所以对浊度较低?污染严重的水 体,投加粉末活性炭除有良好的去除有机污染能力,同时还具有良 好的助凝作用,使出水水质得到大幅度提高?是一种投资相对小?收 效快,尤其是对于规模较大的旧水厂,是处理污染水源的一种可靠 的净化工艺? 二?粉末活性炭的吸附性能评价研究 另一方面,对于吸附剂粉末活性炭,其内表面化学结构?比表面 积可以影响吸附能力?在实际生产应用中还有吸附速率的问题,活 性炭颗粒的孔隙大小?粒径分布决定了溶质分子向碳粒内部扩散的 速度?所以活性炭的吸附能力和吸附速率两方面决定了活性炭的质 量?因此如何评价选择活性炭的种类和质量,如何根据水源水质选 择合适的碳种和投加量,成为生产中亟待研究解决的重要课题? 国内一般主要采用碘值?亚甲蓝值来评价活性炭的吸附性能? 但是生产实践和经验都证明仅采用这两个指标不能全面评价活性 炭,与实际的吸附效果有所差距?因此采用这些指标判断活性炭的 效能只有部分理论意义,不能全面?准确地反应实际吸附状况? (一)目前评价水处理粉末活性炭的指标存在的问题 经过研究发现:碘值?亚甲蓝值只能够表明活性炭颗粒中细小 孔径的比表面积大小,但是在实际生产中有吸附速率的问题,即净 水工艺中吸附时间是有限的,水处理中应用的粉末活性炭远未达到 完全吸附平衡?活性炭颗粒内部中等孔隙是有机物分子的进入通道, 一般认为活性炭的中等孔隙越发达越有利于吸附动力学平衡,所以 中孔是否发达决定了吸附速率?为了结合实际应用,我们不仅考虑 粉末活性炭的总吸附比表面积(也就是碘值?亚甲蓝值等指标),还 要判断粉末活性炭颗粒内部的孔径分布是否容易达到快速吸附,即 明确转化为如何评价活性炭的孔径分布是否合理? 技术资料由北京水处理公司提供 进一步研究发现,采用一些具有特定立体空间结构的有色大分 子可以表征活性炭的孔径分布?同时这些物质可以采用一定的分析 方法精确定量?采用这一系列的分子量阶梯排列的吸附质来评价粉 末活性炭的综合性能,与水厂生产情况和实际水样吸附效果相一致 ? (二)通过研究分析寻找水体特定的污染表征物,制定相应的评 价方法? 随着试验深入,采用某水源广泛存在的一种典型有机污染化学 工业产品标样来作为吸附质进行试验?这种酚类物质分子量适中, 中等极性,分子空间结构较大,所以可以很好地代表水中的较复杂 有机分子? 采用综合评价方法来衡量活性炭的性能:采用碘值?亚甲蓝吸 附值评价粉末活性炭的微孔比表面积;采用一些具有特定结构的大 分子表征活性炭的中孔发达情况;采用一种酚类标样作为复杂有机 物质的代表来确定活性炭的吸附能力,通过三方面综合评判可以更 加准确和客观? 吸附特定大分子有机物,对于木质碳而言,250 目的吸附效果比 200 目提高 10.1%,325 目的比 200 目提高 25.3%;对于煤质而言,250 目的吸附效果比 200 目提高 66.2%,325 目的比 200 目提高 101.5%? 对于木质和煤质活性炭吸附特定大分子有机物效果比较,木质远远 优于煤质? 吸附特定天然有机物,对于木质碳而言,250 目的吸附效果比 200 目提高 49.2%,325 目的比 200 目提高 61.9%;对于煤质而言,250 目的吸附效果比 200 目提高 48.0%,325 目的比 200 目提高 56.0%? 以这两种木质和煤质活性炭吸附特定天然有机物比较,木质远远优 于煤质,吸附数量超过 1-2 倍? 技术资料由北京水处理公司提供 试验结果表明:l)木材?果核为原料生产的活性炭与无烟煤为 原料生产的活性炭相比,中孔数量较多,从吸附性能角度看,一般木 质?果核类活性炭较适合于某重污染水源,去除以酚类为主的致臭 污染物水处理应用?煤质碳由于比重较大,相对用于助凝去除有机 物和价格上有优势,尤其是对于不是以酚类为主的污染源的吸附流 程较短的水厂?通过研究认为粉末活性炭的吸附能力与粒径相关, 粒径越小,比表面积越大,吸附越强;但粒径过小,易于穿透滤层,引 起用户不满?根据生产应用经验认为,如在吸水口投加的水厂,为了 充分利用粉末活性炭的吸附能力,宜采用目数大于 250 目的粉末活 性炭;但同时必须严格控制沉淀池出水浊度为 1NTU 左右,严格控制 好滤池滤速?投加量较大的和在混凝沉淀后投加的水厂,宜采用小 于 200 目的粉末活性炭,以确保自来水水质? 三?小结 如何根据不同的处理水体的污染特征物,选用相适应的活性炭 类型,选用恰当的投加工艺,是水处理行业的研究重点和难点?国外 对净水处理活性炭要求较高,而国内相对显得跟不上?对于活性炭 去除水体异臭的重要指标 ABS 值和酚值研究不多,再加上国内水体 污染物比国外的复杂得多,给处理对象的确定带来巨大的困难?由 于处理对象的复杂,使应用水平提高受到制约?以上的研究经验和 体会供同行商讨? 技术资料由北京水处理公司提供真正的AG网址是哪个

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