城市供水水處理發(fā)展趨勢(shì)：活性炭處理方法

李 宇，裴海峰

(北安市水務(wù)局，黑龍江北安164000)

1 活性炭對(duì)限制氯的使用采用的方法

目前，活性炭對(duì)去除有機(jī)物和限制氯的使用方面已經(jīng)得到了成功的應(yīng)用，限制氯的使用通過兩種方法:①是活性炭床單—過濾法;②是砂碳結(jié)合的帶臭氧氧化的雙過濾法。

2 水中有機(jī)物的分類

在原水中存在著各種各樣的有機(jī)物，長(zhǎng)期以來(lái)水處理專家對(duì)有機(jī)物分類如下:

2.1 第一種分類

1)有機(jī)物帶有一種使人討厭的嗅味

2)有機(jī)物本身沒有嗅味，但是經(jīng)過處理，特別是氯化處理產(chǎn)生一種嗅味。

3)有機(jī)物沒有嗅味，也不受處理工藝的影響。

4)影響水處理的有機(jī)物，例如產(chǎn)生泡沫。

多年來(lái)，因?yàn)橐獌艋脑砍渥悖赃@種分類只考慮水處理，主要是以嗅味為中心，特別是以氯處理有關(guān)的嗅味來(lái)劃分的。而這種氯味是不受人們歡迎的。

自從開始應(yīng)用活性炭以來(lái)，這種討厭的氯味導(dǎo)致了臭氧的應(yīng)用。

2.2 第二種分類

近來(lái)由于原水質(zhì)量降低，一種新的有機(jī)物分類法已經(jīng)居于首位。第二種分類不僅與處理水可以引起器官感覺的性質(zhì)有關(guān)，而且也考慮到某些化合物的可能長(zhǎng)期影響，第二種分類如下:

1)不是用處理方法，特別不是用氯化生成的天然有機(jī)物。

2)是由氯化作用轉(zhuǎn)變生成的天然有機(jī)物。

3)有機(jī)物是人造的。

第二條去除物要求沒有氯化處理，第三條去除可以用任何一種適當(dāng)?shù)姆椒ㄟ_(dá)到目的。

3 活性炭水處理方法

在活性炭仍起重要作用的情況下，已經(jīng)研究出一種新的處理原理，但是這種原理與原來(lái)已經(jīng)證明的函數(shù)關(guān)系有所不同，活性炭不僅是一種有效的吸附劑，而且也是生物降解的最好場(chǎng)所。

可是，不能認(rèn)為活性炭的作用是單一的，現(xiàn)在活性炭與其他水處理工藝相結(jié)合，其有效作用更為顯著。

人們使用活性炭主要是去除水源中的天然嗅味。這種嗅味常常與水中長(zhǎng)有藻類植物有關(guān)。實(shí)際上，在多數(shù)情況下，這種嗅味不是很強(qiáng)。但是，由于人造有機(jī)物的作用，主要是通過氯化使嗅味加強(qiáng)了。

水中有機(jī)物和氨氮含量逐漸增加。為了去除氨氮，加氯時(shí)產(chǎn)生嗅味這一難題必須解決，在這個(gè)問題上，活性炭是很有效的。

在某種情況下，當(dāng)被處理的水含有特殊的合成有機(jī)物時(shí)，而且這種有機(jī)物具有一種有害的嗅味或影響處理工藝流程，就可以用活性炭達(dá)到去除效果，開始時(shí)應(yīng)用活性炭。

活性炭處理水的技術(shù)已經(jīng)是很完善的。根據(jù)其他試劑的使用特點(diǎn)，研究活性炭放入位置，過去發(fā)現(xiàn)應(yīng)該最后放碳，盡可能讓活性炭離開絮凝劑，氯或二氧化氯。另外還發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)不同位置分段加碳能改進(jìn)處理系統(tǒng)。

在被處理水中有機(jī)物和氨氮含量濃度低時(shí)，用粉狀活性炭去除嗅味是很有效的。不用很大投資，當(dāng)遇到有機(jī)物短期峰值時(shí)適應(yīng)性特別好。盡管粉狀活性炭能達(dá)到去除有機(jī)物的效果，但是經(jīng)濟(jì)效益的可行性受到一些限制。把一個(gè)精心設(shè)計(jì)又精心操作的絮凝——沉淀工藝結(jié)合起來(lái)。用20～30 mg/L粉狀活性炭可以降解總有機(jī)物的60%，但是不斷的增加氯化作用的投藥量。伴隨著溶解氨生產(chǎn)的嗅味愈難解決，這種嗅味用粉狀活性炭不能去除。因此人們注意到粒狀活性炭不僅能代替粉狀活性炭的用途，而且當(dāng)流量很低時(shí)，能擴(kuò)大使用范圍。開始，這種變化發(fā)生單一過濾階段，用砂過濾床通過粒狀活性炭交換。

在未經(jīng)粒狀活性炭裝置之前，水中存在有嗅味，特別是氯的嗅味。但是，要應(yīng)用折點(diǎn)加氯去除氨來(lái)停止有機(jī)物與濾的反應(yīng)是不可能的，這可以用需要的氯量來(lái)證明。雖然所用的加氯量是溶解氨的七倍就足以達(dá)到控制氨的目的，可是實(shí)際上加氯量要超過溶解氨的10倍。

另外，有時(shí)氨和有機(jī)物對(duì)氯消耗量的競(jìng)爭(zhēng)是很難預(yù)測(cè)的，因?yàn)檫@種反應(yīng)是很復(fù)雜的。這可能產(chǎn)生對(duì)氯需用量不足，使氨產(chǎn)生局部氧化而停止在氯胺的表面。人們把水中的氯化有機(jī)物和氯胺不適當(dāng)?shù)亟y(tǒng)稱為“氯的嗅味”。此外，在折點(diǎn)氯化的原水中可能測(cè)得的氣味臨界值是20，而在折點(diǎn)氯化處理前測(cè)得的值才是4。

用粉狀活性炭消除氯味是困難的。在粉狀碳與氯結(jié)合前應(yīng)當(dāng)把有機(jī)物去除掉，必須用大量粉狀活性炭去獲得可靠的效果。

在濾床里粒狀活性炭去除氯的機(jī)理有明顯的不同。首先粒狀活性炭作為一種氯的去除劑，分解氯胺而生成氨，在濾床里，用消化細(xì)菌去除氯胺的效果還算好，在出口處產(chǎn)生游離氨水。其次，粒狀活性炭吸附有機(jī)氯化物產(chǎn)生的嗅味和氣味，由于這種吸附反應(yīng)是很緩慢的，因此采用低濾速過濾。這樣，在一個(gè)長(zhǎng)周期內(nèi)。碳充分吸附嗅味。

在這種條件下，活性碳過濾效果常常維持1～2 a以上，而去除總?cè)芙庥袡C(jī)物的效果只維持幾個(gè)月的時(shí)間。粒狀活性碳能迅速吸收氯化水中的氯，而生成一種新的有機(jī)氯化物。

應(yīng)用碳的種類很多，其中有許多種用于處理水的嗅味都能得到滿意的效果。除了去除嗅味以外，當(dāng)要處理的水中通常含有少量合成有機(jī)物時(shí)，可以采用活性碳過濾，而當(dāng)水源受到工業(yè)廢水偶然污染影響時(shí)，也可以采用活性碳過濾，這種工業(yè)廢水在短瞬間產(chǎn)生合成有機(jī)物峰值，即使總有機(jī)碳已經(jīng)飽和時(shí)，活性碳吸附這個(gè)峰值，排放少量有害有機(jī)物，在該情況下，粉狀活性碳在投量多時(shí)也是很有效的。盡管碳濾池連續(xù)地有效，可是，需要監(jiān)控裝置檢測(cè)處理效果。由于這個(gè)原因，有時(shí)使用粒狀活性碳濾池比粉狀活性碳濾池更好。

最近幾年，加速了對(duì)活性炭的研究。而新的研究又促進(jìn)了活性炭技術(shù)的不斷改進(jìn)?？梢杂枰?，活性炭技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展。

通常采用兩種基本方法:①方法是吸附——即在活性炭床上單一過濾。②方法是生物增長(zhǎng)吸附法這種方法帶有砂炭床雙過濾和分步臭氧氧化的過程，

這兩種方法都能改進(jìn)處理過水的水質(zhì)，但是在所有情況下，二者之間有一種最佳選擇，這種選擇取決于原水污染程度和對(duì)處理過水的水質(zhì)要求，對(duì)水質(zhì)要求越高，越傾向采用雙過濾法。

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