粉末活性炭的除臭工艺.doc

粉末活性炭的除臭工艺 文章摘自郑州虹阳净水材料有限公司 这几年，地表水水源经常出现异常的臭味，而常规净水工艺对引起臭味的有机物的去除能力有限，导致出水臭味指标超标。尽管粉末活性炭预处理工艺成功地应用于饮用水除臭味，并且该工艺的应用有逐渐增加的趋势，但对于大多数净水厂而言，与该工艺相关的设计和运行参数大都来自实际的运行经验，随意性较大，另外，水厂为了降低制水成本，经常人为降低粉末活性炭的投量而导致臭味去除效果差。针对上述问题，本文对该工艺的一些影响因素进行了深入分析，希望能使粉末活性炭除臭工艺的应用更加合理。1 混凝预处理对粉末活性炭除臭效果的影响 以往人们在应用粉末活性炭除污染时，都是将其直接投加到原水输送管或渠中，利用原水的输送时间完成整个吸附过程，粉末活性炭在混凝、沉淀中去除。近年来的研究表明，这种做法存在一定的弊端，即某些可以被混凝去除的有机物在粉末活性炭上发生竞争吸附，从而提高了粉末活性炭的投量。良好的混凝效果对提高粉末活性炭除臭效果极为重要。这主要是因为: 经过混凝后，水中的胶体脱稳后形成了一定粒度的颗粒，难以参与在粉末活性炭表面上的竞争吸附，而大分子有机物在混凝过程中被去除，这两种作用使得粉末活性炭有充分的空间对混凝无法去除的溶解性的小分子臭味有机物进行吸附。 混凝后，水中迅速形成的微小絮体难以对同等尺寸的粉末活性炭颗粒进行网捕、包裹，使投入的粉末活性炭大都吸附在絮体表面，更好地发挥吸附臭味有机物作用。混凝预处理效果对粉末活性炭除臭的影响可通过絮体颗粒大小来描述。 在混凝后投加粉末活性炭主要是解决某些有机物在粉末活性炭上的竞争吸附问题，但在絮体不断长成的过程中，其尺度对粉末活性炭的吸附性能有较大的影响: 当胶体颗粒刚脱稳时，此时絮体即将形成，但由于其尺寸过小，可能会堵塞粉末活性炭的大孔，而限制其他小分子向中孔、小孔的迁移。 絮体形成后，其尺度不断增加，当与粉末活性炭在水中分散后的颗粒粒度相当时，此时絮体的尺度尚不能网捕、包裹尺度与其自身相当的粉末活性炭颗粒。粉末活性炭大多吸附在絮体表面上，在整个絮凝、沉淀过程发挥除臭作用，在沉淀池中随絮体一起沉淀去除。 当絮体长成可见絮体颗粒后，在紊动水流中不断与其它絮体颗粒碰撞、结合而形成更大的絮体，此时会将投人的粉末活性炭迅速网捕、包裹，从而使粉末活性炭难以发挥吸附作用。 絮体的尺度继续长大，即接近絮凝过程的结束，由于水流的紊动程度减小，投加的粉末活性炭在水中呈悬浮状态，并且难以被絮体吸附，此时投加粉末活性炭并不能充分发挥吸附作用。 综上所述 ，絮体颗粒的过大或过小对粉末活性炭除臭都有不利的影响，絮体尺度与粉末活性炭尺度相当时最有利于粉末活性炭吸附作用的发挥，但随着絮体的长成，粉末活性炭仍可能被包裹，因此，可以适当降低反应搅拌程度(降低G值)，以推迟粉末活性炭被包裹的时间，而充分发挥粉末活性炭的吸附性能。 从上述分析可以得出:混凝预处理后投加粉末活性炭可以提高其除臭的效率，但在某些水质条件下也有例外:即混凝后分子量低于500或1000的有机物增加，其原因可能是部分被大分子有机物或其他无机胶体吸附的小分子有机物在混凝过程中由于这些大分子有机物或胶体与金属离子络合而释放出来所致，这种条件下，混凝后水中小分子有机物的数量可能多于混凝前，导致竞争吸附的加剧，降低粉末活性炭除臭的效果。2 背景有机物对粉末活性炭除臭的影响 混凝预处理可以去除大分子有机物，同时可以避免某些胶体颗粒的在粉末活性炭上的竞争吸附，但水中仍然存在一些有机物可能会参与竞争吸附。这种竞争吸附毫无疑问会降低粉末活性炭对目标有机物(臭味物质)的去除。 K.Hattori的研究表明，粉末活性炭(l0mg/L )可以将蒸馏水中2一甲基异冰片(2-MIB)的浓度从168ng/L降到26ng/L，而对于原水(TOC 2.6mg/L)，达到同样的效果，需要投加30mg/L的粉末活性炭，两者对比，去除竞争有机物用去了20mg/L的粉末活性炭。而Shala Lalezary-Crai则对背景有机物对粉末活性炭除臭效果的影响进行了较为深人地研究，粉末活性炭(10mg/L)对纯水中土臭素(geosmin)(150ng/L)的去除率为94%,而对Weymouth水厂的滤后水经粒状活性炭过滤20min的出水中土臭素(150ng/L)的去除率仅为51%，充分说明了背景有机物对粉末活性炭除臭的极大干扰作用。 3 预氯化对粉末活性炭除臭的影响 氯在饮用水处理中的应用已经有着很长的历史。加氯的目的在于杀灭部分藻类、细菌、氧化部分有机物，控制亚硝酸盐氮，降低藻类和有机物对后继混凝沉淀的干扰，提高混凝沉淀的效果。而近年来的研究表明，预氯化对粉末活性炭除臭有负面影响，主要表现在: 预氯化后，水中致臭物质含量增加，增加粉末活性炭除臭负荷，这一观点已得到许多学者的试验证实。B.G.Brownleem通过研究发现，原水预氯化(2mg/L)60 min，土臭素的含量从160ng/L(原水)增加到1230ng/L。而A.M.Dietrichm在研究中发现:藻类的代谢产物如亚油酸和棕桐酸等并没有臭味，但经氯氧化后，则带有臭味。 氯与活性炭反应，在活性炭表面形成一种致密的氧化物，或者活性炭充当了分解氯的催化剂，这种反应可能导致炭表面的氧化还原状态遭到破坏，极大地改变了活性炭的吸附能力。当水里存在活性氯时，粉末活性炭首先与氯反应，而反应速度与氯的浓度有关，氯浓度越高，反应速度越快，0.5mg/L氯在8 min内与炭充分反应，而1.5mg/L氯在5 min内即有1/2左右的氯与炭充分反应。Shala Lalezary-Crai的研究证实，预氯化后，粉末活性炭的吸附能力下降，特别是炭投量较小时(5mg/L)，土臭素的去除率从82%(无预氯化)下降到51%(预氯化)。 基于以上原因，采用预氯化的净水厂，为了提高粉末活性炭的除臭效能，应取消预加氯。而对于某些由于某种原因不能取消预加氯的净水厂，应加大氯的投量，保证充分氧化以尽量降低臭味物质的增加幅度，B.G.BrownleelI的研究发现，随着氯投量的增加，出水中土臭素的含量有下降的趋势，预氯化(3mg/L)60min，土臭素的含量从1230ng/L氯投量2mg/L)下降到910ng/L。或者，延长氯与粉末活性炭之间的投加时间间隔。研究表明，预氯化(4mg/L )5min后投加粉末活性炭(40mg/L)对臭味的去除率为83%，而臭味的去除率随着时间间隔的延长而上升(预氯化120min后投加粉末活性炭臭味的去除率为94%).5 结论 良好的混凝效果可以提高粉末活性炭的除臭效能。当