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粉末活性炭在净水工程中的应用

论文类型 技术与工程 发表日期 2004-02-01
来源 《工业用水与废水》2004年第1期
作者 张林军,赵晓东,刘晓玲
关键词 粉末活性炭 微污染 源水 给水处理 吸附
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。

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(CODMn)/(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(CODMn)/(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(CODMn)/(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(CODMn)/(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CODMn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(CODMn)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(CODMn)/(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(CODMn)/(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CODMn也有较好的去除效果。


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。

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