粉末活性炭在净水工程中的应用

张林军¹，赵晓东²，刘晓玲²
(1.徐州工程学院，江苏 徐州 221008；2．徐州自来水公司，江苏 徐州 221000)

　　摘要：针对水厂水源受污染的情况，通过静态搅拌试验，对用粉末活性炭处理微污染源水时，粉末活性炭种类的选择、投加点以及投加量的确定等问题进行了研究。水厂生产应用结果表明，对突发性微污染源水采用投加粉末活性炭的方法投资相对较小，见效快，对水中的色度、有机污染物和酚类的吸附效果较好。
　　关键词：粉末活性炭；微污染；源水；给水处理；吸附
　　中图分类号：TU991．22　　 文献标识码：B　　 文章编号：1009—2455(2004)01-0033—02

　　徐州某地面水厂，设计规模20×10⁴m³/d，水源为微山湖和南水北调的京杭大运河水，水源水质符合国家地面水环境质量标准(GB3838-88)的Ⅲ类水体，采用常规的前加氯—混凝—沉淀—过滤—氯消毒工艺，混凝剂为液态聚合氯化铝。在水源水质正常的情况下，出厂水水质能达到国家生活饮用水卫生标准。近几年来，由于水源周围地带城镇经济的发展，环境治理力度跟不上，生活污水、造纸废水、化工废水等对水源的污染日益增加，几乎每年都要发生较严重的突发性水源污染事件，甚至导致水厂出水不能达标而被迫停产。
　　为了应对突发性的污染事件，经过调研和论证，水厂采用了投加粉末活性炭(PAC)的方法来处理，并对粉末活性炭的种类、投加位置、投加量等问题进行了研究。

1 粉末活性炭种类的选择

　　根据当地实际供货情况，选用果壳活性炭、木质活性炭、煤质活性炭进行了烧杯搅拌试验，活性炭主要技术指标见表1。试验用水取自进厂源水，搅拌试验采用的水力条件尽量和实际工艺相一致，即分三级控制搅拌强度：300r／min 搅拌1min，200r／min搅拌2min，50r/min搅拌15min，活性炭在搅拌3min后投加。试验阶段源水水质见表2，试验结果见表3。从对浊度、色度、CODMn三指标的去除效果可见：在相同的条件下，木质活性炭的处理效果最好。但考虑经济性，煤质炭价格约为每吨4000元左右，木质炭价格约为每吨6000元左右，果壳炭价格约为每吨10000元左右，最终选择了煤质粉末活性炭用于生产实际。

表1 试验用各种活性炭的主要技术参数

PAC种类 碘吸附值/（mg·g^-1) 亚甲基蓝脱色力/（mg·g^-1) 比表面积/（m²·g^-1) 粒度/目 煤质炭 ＞800 ＞90 ～800 80～150 木质炭 ＞850 ＞100 ～850 100～200 果壳炭 ＞1000 ＞110 ～950 150～250

表2 炭种选择试验时源水水质参数

水温/℃ 浊度/NTU 色度/度 ρ（COD_Mn)/(mg·L^-1) 20 37 42 8.1

表3 不同种类PAC的处理试验结果

PAC种类

混凝剂量/（mg·L^-1）

静置20min后水质 浊度/NTU 色度/度 ρ（COD_Mn)/(mg·L^-1) 媒质炭 20 508 21 6.24 木质炭 20 504 17 5.01 果壳炭 20 507 19 5.69 不投加 20 605 25 6.67

注：PAC投加量为20mg/L。

2 投加点的选择

　　该水厂处理工艺为：源水进入水厂后加混凝剂，经管式静态混合器混合后，再进人回转式隔板絮凝池和机械搅拌絮凝池，然后过滤、消毒。根据现场条件和前述原则，选择了5个煤质活性炭投加点进行试验：即混凝(搅拌)前投加、和混凝剂一起投加、混凝剂投加后1 min投加、混凝剂投加后3min投加、混凝剂投加后10min投加，通过烧杯搅拌实验进行比较，源水水质见表4，试验结果见表5，可以看出，投加点选择在絮凝剂投加后3min左右效果较好。

表4 投加点选择试验时源水水质参数

水温/℃ 浊度/NTU 色度/度 ρ（COD_Mn)/(mg·L^-1) 19 37 40 8.0

表5 不同投加点时的处理效果

PAC种类

混凝剂量/（mg·L^-1）

静置20min后水质 浊度/NTU 色度/度 ρ（COD_Mn)/(mg·L^-1) 搅拌前投加 20 6.4 25 6.52 和混凝剂同时投加 20 6.7 22 6.50 混凝剂投加后1min 20 5.3 18 5.82 混凝剂投加后3min 20 5.1 17 5.44 混凝剂投加后10min 20 5.2 19 5.50

注：PAC投加量为30mg/L。

3 投加量的确定

　　投加量要根据源水水质污染情况，通过搅拌试验确定，实验中搅拌强度及时间所述，媒质活性炭在混凝剂投加后3min投加。在水源受染期间，源水水质较差，色度和COD_Mn值较高为使出厂水质达标，按沉淀后水的色度不大于20
度，ρ(COD_Mn)不大于6mg／L来作为确定PAC投加量的依据。源水水质见表6，试验结果见表7。试验结果表明，随着投加量的增加，色度和CODMn的去除率在增加，投加量一般在30mg／L以上时才能取得较好的效果。

表6 投加量选择试验时源水水质参数

水温/℃ 浊度/NTU 色度/度 ρ（COD_Mn)/(mg·L^-1) 19 31 45 7.91

表7 不同投加量时的处理效果对比试验结果

PAC种类

混凝剂量/（mg·L^-1）

静置20min后水质 浊度/NTU 色度/度 ρ（COD_Mn)/(mg·L^-1) 0 20 5.1 28 6.71 10 20 5.1 28 6.70 15 20 5.0 25 6.68 20 20 4.9 22 6.24 30 20 5.4 19 5.21 40 20 6.3 16 5.07

4 粉末活性炭的生产应用效果

　　在1998年1月水源水遭受造纸废水污染以及在2000年1月遭受含酚污水污染时，投加了粉活性炭进行吸附处理。投加位置选在回转絮凝池端，水流流经两格后投加，投加方式为湿式泵加。粉末活性炭投加量均为30mg／L。处理效果表8。

5 结语

　　投加粉末活性炭处理突发性的污染源水，是一种投资相对较小(每吨水增加成本0.08-0.12元)，见效快的措施，应用中要注意根据水源水质情况选择种类合适的粉末活性炭，投加点一般选在絮凝过程的靠前端，投加量要根据源水水质、出厂水质要求，考虑运行成本综合确定，由实际效果可以看出粉末活性炭对降低受污染源水的度、挥发酚、臭和味等有很好的作用，对COD_Mn也有较好的去除效果。

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作者简介：张林军(1969—)，男，甘肃临洮人，讲师，1992年 业于西北建筑工程学院，现从事污染控制工程的教学与研究工作，电话（0516）3887870，zhanglinjun2003@sohu.com。