水深度净化处理用活性炭性能及影响因素

活性炭那些事儿
2022-06-17
阅读次数:938
阅读字体 【

   臭氧-生物活性炭深度处理工艺是目前国内外应对微污染水源最成熟和最有效的工艺之一,能够很好地解决水源在色度、嗅味、氨氮和有机物等方面的污染问题。臭氧-生物活性炭技术因其处理效能更高,使用成本较低等优势,已在净水厂中得到广泛运用。

  通过之前的推文《盘点不同类煤质活性炭在净水应用中的优劣势》我们知道了,压块破碎颗粒活性炭已成为了水厂深度净化处理工艺的最佳选择,本篇分析了其具体性能对净水工艺的影响。

 

  净化工艺三阶段

  臭氧-生物活性炭水体深度处理工艺的净化原理是活性炭吸附与生物降解共同作用,整个过程可以分为三个阶段。

  第一阶段为新活性炭刚投加时期,此阶段由于活性炭表面生物挂膜未形成,且活性炭比表面积较大、孔隙发达,此阶段以活性炭吸附作用为主,生物分解性能较小;

  第二阶段为吸附-生物降解阶段,此时新活性炭已运行一段时间,表面形成了一层生物挂膜,生物降解在活性炭表面开始作用,同时活性炭依然保持较强的吸附能力,此阶段为活性炭吸附与生物降解共同作用阶段

  第三阶段以生物降解为主,此阶段由于活性炭使用时间较长,活性炭孔隙接近饱和,吸附性能衰减严重,主要依靠表面生物降解作用完成净水深度处理

  臭氧-生物活性炭技术借助于臭氧氧化以及活性炭的联合,构建起集约化的水资源净化机制,活性炭的性能直接影响着该工艺的实际应用效果。

 

  活性炭性能影响

  1 吸附性能

  活性炭的吸附性能可分为静态吸附及动态吸附。静态吸附性能指的是碘吸附值和亚甲蓝吸附值;动态吸附性能主要为评价进出水的有机物UV254及COD、TOC等指标去除效果。碘吸附值及亚甲蓝吸附值总和与有机物吸附去除能力有显著相关性。

  根据实验及活性炭工业应用运行监测结果,随着活性炭运行时间的延长,碘吸附值及亚甲蓝吸附值值均呈下降趋势,运行初期的降幅远大于中后期。这也证明了初期活性炭以吸附为主,而中后期的吸附作用减弱,则以生物作用为主。活性炭投加初期,对于有机物UV254及COD的处理效果较好,能够达到40%以上的去除率,随着活性炭使用年限增长,由于处理环境差异,一般在使用3~7年后有机物去除率降至20%以下并逐渐趋于稳定,证明在活性炭吸附能力减弱时,有机物的处理主要为表面生物降解稳定作用。国内有臭氧-生物活性炭滤池中活性炭投入未更换已超过7年仍能稳定运行的实例。尽管其活性炭的吸附性能已经较低(碘值小于400 mg/g),说明生物降解为主的净化仍能起到相应的作用。但是,市政自来水供应涉及千家万户的用水安全,所处理水源也深受季节及气候的变化,还是建议尽量保证臭氧-生物活性炭在吸附-生物降解阶段为宜,达到一定的使用年限后需要及时更换活性炭。

  由于碘吸附值及亚甲蓝吸附值为煤质颗粒活性炭固有特征,与其破碎粒径无明显关联,但是粒径较大、表面粗糙的活性炭可以更快速的形成表面生物挂膜,有利于净水厂深度处理过程中有机物的去除。

  2 物理性能

  压块破碎颗粒活性炭主要工作物理性能有强度、漂浮率、装填密度、水分等。在活性炭使用期间,由于水流的不断冲洗及反冲洗,会造成颗粒活性炭之间相互碰撞,对其物理性能造成影响。如果活性炭强度降低,会造成颗粒活性炭的挤压、磨损破碎,使漂浮率升高,造成活性炭的流失以及处理能力的下降。

  实验结果表明,随着活性炭投放时间增长,确实存在强度和平均粒径下降的趋势,但是一般强度下降区间也仅在1%~3%左右,如果新活性炭强度能够达到95%左右,长时间使用后的活性炭依然能够完全满足标准要求。不过由于碰撞磨损因素,粒径组成比例可能会达到标准临界值附近,需要对其运行状态进行关注。

  压块破碎颗粒活性炭初始强度、含水量、装填密度等基本指标与其破碎粒径无明显关联,但是考虑到使用过程中的粒径变化因素,在不影响其处理性能的前提下,选用较大粒度的颗粒活性炭有利于维持活性炭处理系统的稳定。

  3 可再生能力

  活性炭的可再生能力是目前各活性炭应用厂家较为关注的性能,再生性能直接影响到厂家的用炭经济效益。如果综合考虑净水能力及出水指标,按照3年周期,使用再生活性炭能够比全部使用新炭降低40%~50%的成本。目前主要的活性炭再生方式是热再生法,采用转炉或者多膛炉再生,一些即将报废的斯列普活化炉也可以用于热再生。活性炭再生会造成活性炭平均粒径缩小、强度降低、炭损失等。因此,选用较大粒度的压块破碎颗粒炭有利于保证再生炭的性能指标,降低企业运行成本。

  结语

  (1)通过活性炭自身特性及净水用活性炭相关标准分析,各项高指标的活性炭有利于提高水净化处理效果,但是高指标的净水用活性炭产品也使得企业成本增加,因此各水厂应根据自身水源状况、水处理工艺特点、出厂水要求、制水成本等因素进行选炭实验,选用符合标准及自身运行状况的活性炭。

  (2)综合考虑到活性炭吸附处理性能、出水水质稳定性、物理性能及可再生性能,同等条件下建议选用符合标准的粒度较大的压块破碎颗粒活性炭,如8×30目(粒径0.6~2.3 mm)。

  (3)水厂应当加强在臭氧-生物活性炭深度处理运行阶段的管理,积极监测出水水质,通过活性炭取样检测及出水水质监测相结合的判定方式,判断活性炭是否需要更换或再生。

李景乐解 炜水深度净化用活性炭的指标及选择 [J]煤炭加工与综合利用2021(8): 85-88.

Copyright © 2000-2014 Sinoinfo eCommerce inc. All rights reserved
广西华讯信息技术股份有限公司 版权所有 备案号:桂ICP备15007906号-4   桂公网安备 45010302000301号  站长统计
电话:138 7885 8538 传真:0771-5553302
邮箱:ac@active-carbons.com