粉末活性炭在滇池水处理中的应用研究

　　摘要：在试验室的小型试验的基础上，进行生产性试验，对粉末活性炭对有机物的去处效果进行比较考查。实验结果表明，粉末活性炭在处理低浊高藻水，具有较好的去处效果。

1 前言:

　　近年来，随着工业的迅速发展，人们生活水平的提高以及人口数量的增加, 生态环境的破坏，工业用水量及生活用水量都不断增长，相应的污水排放量也增大，使得水环境中的污染物质日益增多,特别是有机化合物和藻类的含量大幅度升高，水体严重富营养化，饮用水源污染问题愈加突出。
　　水体中种类繁多的有机物使饮用水中出现异常的色、嗅、味，并可能对人体产生危害作用。各国研究人员对水中的有机污染越来越重视，相继采用各种方法去除水中的有机污染物，如臭氧氧化法、活性碳吸附法、高锰酸钾氧化法、紫外光催化氧化法等，这些方法对水中的有机污染物在不同程度上有一定的去除效果。
　　滇池作为昆明的主要饮用水源之一，地处低纬度，高海拔的亚热带地区，年温差小，为弱碱性水体，具有藻类繁殖生长的适宜条件；加之滇池水域广阔而浅，多年来多种营养物质、有害物质、泥沙等通过点污染源与非点污染源进入滇池，使水体严重富营养化。以滇池水作为源水的第五，六自来水厂采用常规的气浮处理工艺，对有机物和藻类的去除效果不太理想，为了提高饮用水水质,应采取相应的深度处理工艺。

2 研究内容及源水水质特点，检测项目：

　　目前用于去除水中有机物的方法很多，其中粉末活性炭法在国内外已有较长的应用历史。本试验中，我们针对粉末活性炭吸附法进行初步的探索研究，主要在实验室试验的基础上，进行生产性试验，寻求粉末活性炭吸附的合适工艺形式和设计参数。
　　采用粉末活性炭吸附工艺，其目的是降低水体中的溶解性有机物含量，同时粉末活性炭也能去除异嗅、异味物质，提高饮用水水质。
　　粉末活性炭的吸附，因其颗粒小，比表面积大，吸附速度较快，一般情况可与混凝过程相结合，直接投加到源水中，吸附效果特别显著，同时可增加絮凝矾花的核心作用，提高悬浮颗粒的碰撞机会，可提高混凝工艺的处理效果，并有利于浮渣的去除。
　　滇池位于城市下游，长期以来受到严重污染，水体急剧恶化，严重富营养化，具有浊度低，有机物和藻类含量高的特点，以滇池为水源的水厂，采用常规的气浮处理工艺，其处理工艺主要包括以下几个步骤：

　　从水厂的运行情况看，采用常规处理工艺，是可以达到国家饮用水水质标准的，但从发展趋势看，随着新的水质标准的出台，对饮用水水质有了更高的要求，为次我们必须采用更先进的处理手段，确保饮用水质量。
　　本试验分两个阶段，第一阶段是在实验室内利用小型振荡试验来评价粉末活性碳对有机物的吸附效果；第二阶段是在前期工作的基础上进行生产性试验。
　　试验源水为滇池水，常年浑浊度较低，藻类含量高，有机物含量高，其水质状况如表一：

　　主要测试项目为：
　　化学耗氧量（锰法）（COD－Mn），溶解性有机物（DOC），紫外消光值（SAC-254nm）。

3 试验结果与分析：

3.1 小型振荡试验结果和分析：
　　将粉末活性炭在95^oC下干燥24小时，将水样用0.45μm的滤膜进行过滤，测定其SAC-254nm、DOC、COD值，用锥形瓶分别取250ml的水样，投加不同量的粉末活性炭（PAC），放入恒温振荡器中振荡48小时后停止振荡，用0.45μm的滤膜将水样过滤，立即进行测定。
　　试验结果如表二、表三、图一，图二：

　　上图反映了不同种类的粉末活性炭在不同投加量出水的COD－Mn，DOC，SAC消光值去除率之间的相关关系，可以看出粉末活性炭对SAC，COD，DOC有良好的去除效果，尽管这三项指标侧重反映的水体中的有机物不一定相同，但在各种不同源水水质条件下，它们对有机物总量及其去除率所表达的相关性良好，均可作为总有机物去除的指标参数。
　　从图中可以，随着PAC投加量的增加，对水中有机物的去除率在逐渐递增，当PAC的投加量为10mg/l时，去除率约为20％；但当PAC投加量增加到30－40mg/l时，去除率可达40％；当PAC投加量达一定程度时，对有机物的去除率则可达80％以上。
3.2 生产性试验结果和分析：
　　试验池为第五自来水厂南气浮池六号，其处理水量为600m³/h ,粉末活性炭的投加点选择在投加絮凝剂的同时投加，经混合反应后进入气浮池，絮凝物气浮至表层，清水进入出水槽，在气浮池的接触时间约为15-20分钟。
　　根据实验室小型试验的结果，我们选择投炭量分别为10mg/l和30-40mg/l进行生产性试验, 结果如图三、图四、图五、图六：

　　从图中可以看出,投加粉末活性炭可以有效地去除水中的有机物，与生产气浮池相比有较高的去除率。当粉末活性炭投加量为10mg/l时,去除率可提高20%；而当粉末活性炭投加量增加到30-40mg/l时，去除率可提高到40%以上，这是其它工艺无法达到的。
　　从试验结果可以看出，粉末活性炭的投加对SAC-254nm消光值的去除效果特别明显。众所周知，SAC消光值主要指水体中芳香族化合物的含量，而这一类化合物是使水体产生嗅、味和色度的主要原因，因此粉末活性炭可以有效地改善水体的嗅、味、色度。但在实际生产中运用时，不仅要考虑对有机物的去除效果，还应考虑我们的经济承受能力。

4 结论:

　　1.实验室试验和生产性试验的结果表明，粉末活性炭法可以有效地去除水中的有机物质。
　　2.用粉末活性炭去除有机物，同时还能有效地改善水体的色、嗅、味，处理后水体透明无色。
　　3.粉末活性炭可以有效地去除水体中的有机物，明显提高饮用水水质，其去除效果取决于粉末活性炭的投加量，随着投加量的增加，去除效率明显提高。
　　4.投加粉末活性炭后，将增加生产成本，综合考虑粉末活性炭对有机物的去除效果和经济承受能力，建议在源水水质较差的情况下，可选择投加一定量的粉末活性炭，建议投加量30-40mg/，以提高饮用水水质。