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粉末活性炭吸附技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵問題


粉末活性炭吸附技術(shù)作為水廠改善水質(zhì)的有效措施,運(yùn)行方式靈活,費(fèi)用低廉,效果明顯。通過綜合研究成果,對(duì)粉末活性炭吸附技術(shù)在水廠應(yīng)用中應(yīng)重點(diǎn)解決的問題進(jìn)行了探討。

1 應(yīng)用狀況

  粉末活性炭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(jī)物的有效方法之一。國外對(duì)粉末活性炭吸附性能作的大量研究表明:粉末活性炭對(duì)三氯苯酚、二氯苯酚、農(nóng)藥中所含有機(jī)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(duì)色、嗅、味的去除效果已得到公認(rèn)。

  粉末活性炭在歐、美、日等國應(yīng)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t,且有逐年增加趨勢(shì)。我國60年代末期開 始注意污染水源的除嗅、除味問題。粉末活性炭在上海、哈爾濱、合肥、廣州都曾試用過。近年來,我國對(duì)粉末活性炭的研究和應(yīng)用逐漸重視,同濟(jì)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。私家車托運(yùn)

  粉末活性炭應(yīng)用的主要特點(diǎn)是設(shè)備投資省,價(jià)格便宜,吸附速度快,對(duì)短期及突發(fā)性水質(zhì)污染適應(yīng)能力強(qiáng)。

2 制約技術(shù)應(yīng)用的瓶頸

  根據(jù)我們的研究表明:自來水廠中應(yīng)用粉末活性炭吸附技術(shù),是一項(xiàng)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(yīng)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(shì),導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用不能達(dá)到實(shí)際效果。在自來水廠中的應(yīng)用必須解決理論依據(jù)和應(yīng)用兩大類問題。

2.1 理論上應(yīng)解決的問題

  (1)根據(jù)水廠原水的水質(zhì)狀況,特別是有機(jī)物分子量的分布狀況,確定投加粉末活性炭的炭種。

  (2)根據(jù)水廠的實(shí)際水質(zhì)情況,確定合理、經(jīng)濟(jì)的投加量。

  (3)根據(jù)水廠現(xiàn)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(jìng)爭(zhēng)的矛盾,提高粉末活性炭使用效率。

  作為一種普遍性的規(guī)律:在相同條件下,不同的粉末活性炭炭種對(duì)有機(jī)物吸附處理的能力相差較大(去除率相差16%)。同樣,根據(jù)水廠制水工藝的特 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(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果,而投加量的確定在工程應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)目標(biāo)期望值(出廠水CODMn)以及運(yùn) 行成本來綜合考慮。

  粉末活性炭投加作為一種應(yīng)急性的措施,在一些水廠已經(jīng)得到了嘗試,但對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用成效褒貶不一。我們的研究表明:針對(duì)水廠各異的實(shí)際情況,必 須很好地探索解決上述三個(gè)問題的合適方式;特別是針對(duì)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(yīng)用方面,必須引起足 夠的重視,才能經(jīng)濟(jì)、有效地發(fā)揮粉末活性炭除污染的作用。

2.2 工程應(yīng)用中應(yīng)解決的問題

  (1)應(yīng)用中粉塵飛揚(yáng)的污染問題。在自來水廠應(yīng)用中,由于粉末活性炭在諸多環(huán)節(jié)如裝卸、拆包、配制、投加過程中勞動(dòng)強(qiáng)度大、容易引起粉塵飛揚(yáng),造成工作環(huán)境惡劣,操作人員抵觸情緒較強(qiáng),也成為制約粉末活性炭技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵的、實(shí)質(zhì)性的問題。

  根據(jù)資料報(bào)道,有些自來水廠采用負(fù)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題,但仍難以避免粉末活性炭(20 kg/袋)在搬運(yùn)、拆包過程中造成的粉塵飛揚(yáng)以及勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題,特別是處理能力大于10萬m3/d的自來水廠,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(jì)算)。起重機(jī)

  (2)應(yīng)用中精確制備和定量投加粉末活性炭的問題。為穩(wěn)定粉末活性炭吸附除污染的效果,應(yīng)在一定范圍內(nèi)盡量保證投加計(jì)量的準(zhǔn)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(jù)合適的參數(shù)建造的整個(gè)粉末活性炭?jī)?chǔ)存、配制、投加設(shè)備或系統(tǒng)必須能很好地防止在各個(gè)環(huán)節(jié)造成的不穩(wěn)定因素,如在輸送投 加過程中的堵塞問題,會(huì)造成流量不穩(wěn)定,從而影響除污染的效果。

  (3)設(shè)備或系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。為進(jìn)一步降低粉末活性炭投加設(shè)備的操作強(qiáng)度,如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作、與水廠原有自動(dòng)化控制系統(tǒng)相配以及如何根據(jù)水質(zhì)變化情況自動(dòng)追蹤調(diào)整,以滿足穩(wěn)定出水水質(zhì)的目的,這也是制約該技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

  (4)投資、成本控制。粉末活性炭技術(shù)的應(yīng)用最為關(guān)鍵的問題是投資以及成本的控制,為滿足新的《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》(主要是CODMn<3 mg/L,特殊情況下不超過5 mg/L),大多數(shù)水司均面臨技術(shù)改造的問題。對(duì)大多數(shù)水司而言,水質(zhì)污染一般是間斷性或突發(fā)性的,常規(guī)工藝在大多數(shù)時(shí)間是能夠滿足新的規(guī)范要求的,因此 粉末活性炭技術(shù)是一項(xiàng)實(shí)用性非常強(qiáng)的技術(shù),其投資相對(duì)較省,成本較低、投用靈活。

  例如,處理能力為10萬m3/d的自來水廠,設(shè)備的投資在120萬元左右,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(shì);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(shè)備90 d,平均投加量為15 mg/L計(jì)算)。

3 結(jié)論

  根據(jù)我們長時(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(xiàng)應(yīng)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 式等問題,可以較好地提高水廠的出廠水水質(zhì),特別是對(duì)有機(jī)物(CODMn)、色度等水質(zhì)指標(biāo)的改善 ;同時(shí)該技術(shù)已經(jīng)取得了工程實(shí)踐的檢驗(yàn),解決了使用過程中的粉塵污染、精確投加以及降低勞動(dòng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等諸多問題,并且該技術(shù)的使用投資少,效果 明顯,運(yùn)行成本低廉。

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