粉末活性炭吸附技術(shù)在水廠(chǎng)應用中的關(guān)鍵問(wèn)題
提要:粉末活性炭吸附技術(shù)作為水廠(chǎng)改善水質(zhì)的有效措施,運行方式靈活,費用低廉,效果明顯。通過(guò)綜合研究成果,對粉末活性炭吸附技術(shù)在水廠(chǎng)應用中應重點(diǎn)解決的問(wèn)題進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞: 粉末活性炭 水質(zhì) 有機物
1 應用狀況
粉末在給水處理中的使用已有70年左右的歷史。自從美國首次使用粉末活性炭去除氯酚產(chǎn)生的嗅味以后,活性炭成為給水處理中去除色、嗅、味和有機物的有效方法之一。國外對粉末活性炭吸附性能作的大量研究表明:粉末活性炭對三氯苯酚、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(chǎn)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。
粉末活性炭在歐、美、日等國應用很普遍,美國80年代初期每年在給水處理中所用粉末活性炭約2.5萬(wàn)t,且有逐年增加趨勢。我國60年代末期開(kāi)始注意污染水源的除嗅、除味問(wèn)題。粉末活性炭在上海、哈爾濱、合肥、廣州都曾試用過(guò)。近年來(lái),我國對粉末活性炭的研究和應用逐漸重視,同濟大學(xué)、哈爾濱建筑大學(xué)等都作了較為深入的研究,已取得不少實(shí)用性成果。
粉末活性炭應用的主要特點(diǎn)是設備投資省,價(jià)格便宜,吸附速度快,對短期及突發(fā)性水質(zhì)污染適應能力強。
2 制約技術(shù)應用的瓶頸
根據我們的研究表明:自來(lái)水廠(chǎng)中應用粉末活性炭吸附技術(shù),是一項非常有前景的技術(shù)。但是,由于未能很好地解決該技術(shù)在應用方面存在的局限性,難以發(fā)揮粉末活性炭技術(shù)的優(yōu)勢,導致技術(shù)應用不能達到實(shí)際效果。在自來(lái)水廠(chǎng)中的應用必須解決理論依據和應用兩大類(lèi)問(wèn)題。
2.1 理論上應解決的問(wèn)題
(1)根據水廠(chǎng)原水的水質(zhì)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炭種。
(2)根據水廠(chǎng)的實(shí)際水質(zhì)情況,確定合理、經(jīng)濟的投加量。
(3)根據水廠(chǎng)現有的生產(chǎn)工藝,確定合適、合理的投加點(diǎn)及投加方式,以解決粉末活性炭與混凝劑吸附競爭的矛盾,提高粉末活性炭使用效率。
作為一種普遍性的規律:在相同條件下,不同的粉末活性炭炭種對有機物吸附處理的能力相差較大(去除率相差16%)。同樣,根據水廠(chǎng)制水工藝的特點(diǎn),不同投加點(diǎn)的影響也較大,這主要是由于原水的特性以及混凝與吸附競爭的結果,而投加量的確定在工程應用中應根據目標期望值(出廠(chǎng)水CODMn)以及運行成本來(lái)綜合考慮。
粉末活性炭投加作為一種應急性的措施,在一些水廠(chǎng)已經(jīng)得到了嘗試,但對該技術(shù)的應用成效褒貶不一。我們的研究表明:針對水廠(chǎng)各異的實(shí)際情況,必須很好地探索解決上述三個(gè)問(wèn)題的合適方式;特別是針對不同的處理工藝流程,選擇合理的投加點(diǎn)和投加方式是至關(guān)重要的。因此在該技術(shù)的應用方面,必須引起足夠的重視,才能經(jīng)濟、有效地發(fā)揮粉末活性炭除污染的作用。
2.2 工程應用中應解決的問(wèn)題
(1)應用中粉塵飛揚的污染問(wèn)題。在自來(lái)水廠(chǎng)應用中,由于粉末活性炭在諸多環(huán)節如裝卸、拆包、配制、投加過(guò)程中勞動(dòng)強度大、容易引起粉塵飛揚,造成工作環(huán)境惡劣,操作人員抵觸情緒較強,也成為制約粉末活性炭技術(shù)應用的一個(gè)關(guān)鍵的、實(shí)質(zhì)性的問(wèn)題。
根據資料報道,有些自來(lái)水廠(chǎng)采用負壓配制投加方式進(jìn)行粉末活性炭投加。該方式已經(jīng)基本解決了粉塵污染的問(wèn)題,但仍難以避免粉末活性炭 (20 kg/袋)在搬運、拆包過(guò)程中造成的粉塵飛揚以及勞動(dòng)強度大的問(wèn)題,特別是處理能力大于10萬(wàn)m3/d的自來(lái)水廠(chǎng),每小時(shí)的粉末活性炭用量一般在60 kg左右(以投加量15 mg/L計算)。
(2)應用中精確制備和定量投加粉末活性炭的問(wèn)題。為穩定粉末活性炭吸附除污染的效果,應在一定范圍內盡量保證投加計量的準確,這不僅關(guān)系到處理效果,也與制水成本密切相關(guān)。根據合適的參數建造的整個(gè)粉末活性炭?jì)Υ?、配制、投加設備或系統必須能很好地防止在各個(gè)環(huán)節造成的不穩定因素,如在輸送投加過(guò)程中的堵塞問(wèn)題,會(huì )造成流量不穩定,從而影響除污染的效果。
(3)設備或系統的自動(dòng)化控制。為進(jìn)一步降低粉末活性炭投加設備的操作強度,如何實(shí)現自動(dòng)化操作、與水廠(chǎng)原有自動(dòng)化控制系統相配以及如何根據水質(zhì)變化情況自動(dòng)追蹤調整,以滿(mǎn)足穩定出水水質(zhì)的目的,這也是制約該技術(shù)應用的關(guān)鍵因素。
(4)投資、成本控制。粉末活性炭技術(shù)的應用最為關(guān)鍵的問(wèn)題是投資以及成本的控制,為滿(mǎn)足新的《生活飲用水衛生規范》(主要是CODMn<3 mg/L,特殊情況下不超過(guò)5 mg/L),大多數水司均面臨技術(shù)改造的問(wèn)題。對大多數水司而言,水質(zhì)污染一般是間斷性或突發(fā)性的,常規工藝在大多數時(shí)間是能夠滿(mǎn)足新的規范要求的,因此粉末活性炭技術(shù)是一項實(shí)用性非常強的技術(shù),其投資相對較省,成本較低、投用靈活。
例如,處理能力為10萬(wàn)m3/d的自來(lái)水廠(chǎng),設備的投資在120萬(wàn)元左右,1 m3水投資在1 2元左右,較之生物處理方法投資(1 m3水投資100元左右)以及臭氧生物活性炭工藝投資(1 m3 水投資250元左右)具有很大的優(yōu)勢;同時(shí)增加的處理成本約為0.02元/m3(以每年平均污染期使用粉末活性炭投加設備90 d,平均投加量為15 mg/L計算)。
3 結論
根據我們長(cháng)時(shí)間的理論研究以及工程實(shí)踐表明:粉末活性炭投加作為一項應急性的水質(zhì)改善手段,只要正確解決技術(shù)使用上的炭種選擇、投加點(diǎn)、投加方式等問(wèn)題,可以較好地提高水廠(chǎng)的出廠(chǎng)水水質(zhì),特別是對有機物(CODMn)、色度等水質(zhì)指標的改善 ;同時(shí)該技術(shù)已經(jīng)取得了工程實(shí)踐的檢驗,解決了使用過(guò)程中的粉塵污染、精確投加以及降低勞動(dòng)強度實(shí)現自動(dòng)化控制等諸多問(wèn)題,并且該技術(shù)的使用投資少,效果明顯,運行成本低廉。