粉末活性炭在预涂膜过滤中的应用.doc

粉末活性炭在预涂膜过滤中的应用(同济大学)金伟范瑾初摘 要粉末活性炭在硅藻土预涂膜过滤中的应用研究 ( 简称 PD F 技术) 结果表明, PD F 技术用于饮用水的深度处理, 不仅能进一步降低水浊度, 而且快速、有效地去除水中的有机污染物, 特别是对卤代烃的去除更为有效, 同时不致产生微生物大量繁殖的问题。关键词粉末活性炭; 硅藻土; 吸附; 预涂膜过滤1 前言面对日益受到污染的饮用水水源以及饮用水水质 标准的日益严格化, 如何改善饮用水水质, 特别是如何 有效去除饮用水中的微量有机污染物, 已经成为一个 急待解决的问题。基于活性炭优良的有机物去除效果, 目前国内外 学者进行了大量的理论与实际研究。当前对粉末活性 炭的应用研究, 共同的特点是将膜法 (M F、U F ) 优良的 过滤性能与粉末活性炭高效的吸附作用相结合, 达到 去除饮用水中有机污染物特别是“三致”性物质的目 的。但是膜法高能耗以及膜通量的局限性, 仍旧是这些 处理工艺达到广泛应用的主要障碍。介绍一种新型的粉末活性炭应用技术, 即利用粉 末活性炭吸附与硅藻土过滤相结合的工艺, 以去除饮 用水中的微量有机污染物, 对饮用水做进一步的深度 净化, 这种工艺简称“PD F ”工艺。2 实验方法预涂阶段: 将配制成一定浓度的硅藻土与粉末活性炭混合浆液“预涂剂”泵人过滤器中, 预涂剂在过滤 器内循环 15 30m in 后, 在滤元表面形成厚度约 12mm 的滤膜。图 11. 调节水箱4. D E 过滤器PD F 技术工艺流程示意图2. 附加剂投加箱5. 流量计3. 预涂箱过滤阶段: 通过阀门切换, 待处理的饮用水因内外压力差通过预涂膜时杂质颗粒被截留。为了减缓压力 差的增长, 在过滤的过程中需要投加适量的硅藻土和 粉末活性炭混合粉末, 称为“附加剂”, 以不断形成新的 疏松滤膜, 达到减缓压力差的增长、延长过滤周期。反冲洗阶段: 当过滤周期达到时, 采用反向水流进 行冲洗, 将截留的杂质和滤膜冲掉以便重新预涂。一般反冲洗强度为 8 10L sm 2 , 历时 5m in。PD F 工艺简介本实验研究采用预涂膜过滤方式, 分预涂、过滤、 反冲洗三步构成一个完整的过滤周期。工艺流程见图 1.2. 1nd s 1994T hom a s J. Go rea“r P ro duc t io n o f N O - and N 2O by7.B ruce E. R it tm ann, W ayne E. L ange land S im u lta2neo u s den it r if ica t io n w ith n it r if ica t io n in sin2g lech anne l o x ida t io n d itch e s Jo u rna l W PC F , V o l24.2n it r ify ing B ac te r ia a t reduced co ncen t ra t io n o f o xygen”A pp l. E nv iro n. M ic ro b io. N o. 9, 1980K , O KA DA“A m ech an ism fo r b io lo g ica l den it r if i2ca t io n in ae ra ted lagoo n sy stem ”W a te r po llu t io n co n t ro l in deve lop ing co un t r ie s N o. 2, 1978郑兴灿等 污水生物除磷脱氮机理与动力学研究水和废水技术研究论文集 中国建筑工业出版 社 1992um e 57, N um be r4 19858. 徐亚同 废水中氮磷的处理 华东师范大学出版社19965.6.作者简介: 朱晓君 95 级研究生通讯处: 200092 同济大学环境工程学院( 收稿日期 1997- 06- 17)2. 2 研究内容及测试方法PD F 技术主要解决的是延长过滤周期与提高有机 物去除效果的矛盾。为此, 主要研究内容: 优选合适的粉末活性炭炭种, 考察 PD F 技术 的主要影响因素; 考察粉末活性炭投加方式的影响; 考察粉末活性炭吸附时间以及投加量对有机 物去除效果的影响;耗氧量 (CODM n ) , 用 13 浓硫酸, 30m in 水浴测定; 三氯甲烷 (CH C l3 )、四氯化炭 (CC l4 )、四氯乙烯 (C 2C l4 ) , 用 GC - 14B 型气相色谱仪, 液相萃取测定; 细菌数量 采用平板稀释法, 人工计数。3 试验结果与分析3. 1 优选粉末活性炭炭种及其主要的影响因素 在以往研究的基础上进一步考察了硅藻土过滤条件下预涂剂量、预涂剂配比、附加剂量以及滤速对过滤 周期的影响程度。结果表明, 滤速对过滤周期的影响最 大, 附加剂影响次之, 其次是预涂剂量及配比。 根据 PD F 技术的特点, 针对 3 种不同目数的木质炭进行了 运行工况比较, 结果见图 2。三种粉末活性炭及两种硅 藻土的粒径分析见表 1。评价优选的 PD F 技术工况对“三致”物质的去除效果。主要测试项目及方法: 浊度采用上海市自来水公 司 GD S - 3 型 光 电 浊 度 仪 直 接 测 定; 紫 外 吸 光 度 (U V 254 ) 采用上海分析仪器厂 7550 型U V - V IS 分光 光度计, 1cm 石英比色皿, 重蒸蒸馏水参比; 高锰酸钾表 1试验材料的粒径分析3 粒径分析采用巴柯氏粒径分析仪。要在 5. 1 37. 3m , 均匀性相对 PA C 1 和 PA C 3 要好,且与D E 401 级配相近, 因此不致由于粒径的过分不均匀 引起滤膜孔道被堵塞; 另外, 由于 PA C 3 中 5. 1m 的 粒径占 15. 08% , 这部分颗粒不仅不能形成良好的疏松的滤膜, 反而与水中的颗粒杂质一道增加过滤负荷, 这 一点与流量对过滤周期的影响原因是一致的。因此在 后续研究中以 PA C 2 为主要对象。3. 2 PD F 技术净水效果分析PA C 投加方式对有机物去除效果的影响a.图 2 不同目数的 PAS 对过滤周期的影响由图 2, 同样工况条件下 PA C 3 ( 250 目) 对过滤周 期 的影响最大, 其次是 PA C 1 ( 120 目) 和 PA C 2 ( 300 目) , 似乎与目数越小对过滤周期影响越大相矛盾。 但 是, PD F 技术是一种预涂膜过滤技术, 其过滤的机理主 要是机械隔滤筛分作用, 同时还有一定程度的选择性 吸附作用, 因此滤膜中孔道或孔隙的状况直接影响过 滤周期的长短; 从粒径分析表明, PA C 2 的粒径分布主在 PD F 技术中, 预涂剂是一次性投加的, 附加剂是在过滤过程中连续投加的。PA C 的投加方式见表 2、对有机物去除效果见图 3。A 方式由于未加 PA C 其有机物去除率很低, 不可能对饮用水中的微量有机物有 良好的去除; B 方式仅在预涂剂中一次性投加 PA C , 其初始去除效果相当好, 但是随着过滤时间的延续、PA C吸附容量的不断饱和其效果急剧下降, 不能在整个周 期中维持较高的去除效果; 而 C 方式仅在附加剂中连粒径范围硅藻土(D E 401 )硅藻土(R E )粉末活性炭(P SC 1)粉末活性炭(PA C 2)粉末活性炭(PA C 3)颗粒粒径( 目)-120300250 37. 3m26. 39%-32. 35%8. 71%17. 72%平均粒径( m )26. 4811. 1625. 7716. 4020. 08续投加 PA C , 其处理效果随滤膜上 PA C 的累积有一定程度的增加, 但是总的处理效果不高, 特别是初始过滤 期间处理效果很低; 而D 方式在预涂剂和附加剂中均投加一定量的 PA C , 既解决了B 方式过滤末期去除率 急剧下降的不足, 在整个周期内维持较高的去除效率,又解决了 C 投加方式初始去除效果不佳的缺陷。 从图3 中可知, D 方式其U V 254 平均去除率为 75. 13% , 而相 应 CODM n 平均去除率为 44. 05% 。因此, 投加方式D 是 最为合适的。表 2PAC 的投加方式图 4 吸附时间对有机物去除率的影响PA C 吸附时间的影响c.(m 3 m 2h图 4 表明, 粉末活性炭在调节水箱内的吸附时间对有机物去除率影响很小, 这说明粉末活性炭吸附速 度极快, 吸附效果基本上不受时间的影响。吸附时间增m gL加 30m in , U V 254 平均去除率仅提高了 9. 75% 、CODM n增加了 4. 55% , 因此可以大大提高 PD F 技术其经济可比性。需说明的是图中的吸附时间是指 PA C 在调节水 箱的停留时间, 全部的吸附时间应该包括 PA C 在管道 和过滤器内的停留时间, 据测算这段时间将近 2m in。3. 3 PD F 技术对部分卤代烃去除效果的评价 卤代烃做为目前水厂加氯消毒中主要副产物, 已经有充分的资料表明其具有“三致”性。因此试验中对部分卤代烃的去除情况做了一定的工作, 具体结果见 表 4。表 4 PD F 技术对卤代烃及有机物的去除效果图 3PAC 投加方式对有机物去除效果的影响PA C 投加量对净水效果的影响b.从图 3 分析可知, 在预涂剂和附加剂中均投加PA C 可以得到一个稳定高效的有机物去除效果。 因 此, 考察了附加剂中 PA C 量对有机物去除率的影响程 度。由表 3 可知, 随着附加剂中 PA C 投量的增加, 有机 物去除率提高的幅度缓慢, 平均去除负荷率反而降低。 这一点说明附加剂中 PA C 投加量应从技术要求和经 济效果两方面进行综合考虑。表 3 PAC 投加量对有机物去除率的影响U V 254 (cm注3 工况条件: 预涂剂中 PA C 投加量为 540gm 2, 附加剂中PA C 投加量为 120m gL.3 四氯化碳(CC l4 ) 进出水均未检出.3 表中数据为平均值由表 4, 尽管三氯甲烷未超过国家饮用水标准, 但 是长期饮用含有三氯甲烷偏高的自来水对人体健康是 不利的; 四氯乙烯的进水水质明显高于世界卫生组织 推荐的指导值 10gL 。经过 PD F 技术处理后, 三氯甲 烷去除率在 70% 左右, 四氯乙烯去除率达到 80% 以 上, 同时有机物总峰面积下降了 77% 。 总体而言, PD F 技术对于这类挥发性的有机物具有良好的处理效果。m gCODM n工况预涂剂中PA C 量(gm 2滤膜面积)附加剂中 PA C 量 (m gL )U V 254去除率( % )CODM n去除率( % )平均去除 负荷gPA CE 15404575. 1344. 0525. 74E 25408076. 0945. 2218. 17E 354012081. 1547. 2313. 98测试项目进水出水去除率( % )CH C l3 ( gL )52. 49916. 61468. 35C 2C l4 ( gL )42. 3427. 19483. 01总峰面积52001511747877. 02CODM n (m gL )4. 052. 1447. 23- 1)0. 1070. 02081. 15投加 方式预涂剂总量附加剂PA C( )初始滤速)滤膜面积(gm 2)D E PA C ( 重量比)A800-2. 40B80012-2. 40C800-452. 40D8001245240氨氮对中温厌氧处理抑制作用的试验研究胡锋平(华东交通大学)摘 要试验采用中温 35, 改变N H 3 - N 浓度, 通过U B F 反应器对鸡粪混合液离心出水进行处理。结果表明: N H 3 - N 对鸡粪混合液离心出水的厌氧处理具有抑制作用, 35时N H 3 - N 的抑制浓度为 2000m gL , 游离氨 (N H 3 ) 的最大承受能力为 222m gL 。关键词 U B F 反应器; 厌氧处理; 氨氮; 抑制作用引言积 7. 3L 的圆柱形有机玻璃管。 试验时, 废水在贮水槽中用蠕动泵将水从底部进水管进入反应器, 经布水板 渗入污泥床后沿悬浮区、滤层 ( 5 片, 片距 4cm 的组合 式填料) 上升到澄清区, 最后通过澄清区液面中央的圆 形溢流口进入出水管和水封排出。气室部分用密封罩, 罩顶有出气孔, 产生的沼气经出气口、出气管进入湿式 气体流量计, 计量后排出。反应器置于木制自控恒温箱中。废水在进水管内 的流进过程中预热, 试验温度控制为 35, 不设专门的 加热装置。1. 2 试验用水水质 试验用水取自上海县马桥乡集约化养鸡场鸡粪混合液离心出水, 其水质变化较大, 如表 1。蛋鸡场鸡粪混合液离心后固体回收, 通过自然高温好氧发酵, 作为饲料的可行性已被证实1 。鸡粪离心 废水是一种 N H 3 - N 浓度较高的废水, 其厌氧生物处 理也有氨氮抑制甚至毒性作用3 、4 发生的可能。本试验 通过改变N H 3 - N 浓度, 在 35条件下采用U B F 反应 器, 对上海县马桥乡集约化养鸡场离心出水进行处理试验7, 研究N H 3 - N 对处理效果的影响, 为以后的工程设计提供参考依据。1 试验材料和方法1. 1 试验工艺流程 本试验采用工艺流程如图 1。U B F 反应器是一内径为 10cm 、高 118cm , 有效容3. 4 PD F 技术水质微生物分析PD F 技术中由于 PA C 在一个过滤周期后即更新 且水流在过滤器中停留时间很短, 不会产生大量的细菌和微生物的繁殖, 这一点与粒状活性炭过滤不同。PA C 的试验结果表明, 一般自来水由于含有余氯进水 细菌总数一般 10 个mL , 经 PA C 处理后出水细菌总 数一般在 10 50 个mL , 增加很少。4 结论与建议PD F 技术中 PA C 吸附和硅藻土过滤互为补充, PA C 吸附有机物弥补了硅藻土应用于饮用水深度处理 的不足, 同时硅藻土过滤又为 PA C 提供了一种新的应 用形式, 充分发挥 PA C 的吸附特点和容量。 研究结果 表明: 粉末活性炭的粒径及其分布对过滤周期的影 响很大, 特别是粒径 5m 的不仅不能形成良好的滤 膜反而会增加过滤的阻力。 采用预涂剂和附加剂均投加适量的 PA C , 可以在整个过滤过程中得到稳定、高效的有机物去除效 果。附加剂中 PA C 的投量以及 PA C 的吸附时间, 对过滤周期、有机物去除效果的影响不明显。 经 PD F 处理的水质, 三卤化物以及挥发性有 机物都得到良好的去除, 出水的细菌数增加很少。建议: PD F 技术应用还需要对“三致”物质处理效 果进行系统的研究, 同时还就处理过程中可能存在的N O -增长现象进行考察, 进一步完善该技术的各个环2节, 以便开发产品、用于生产。作者简介: 金伟 工程师 硕士通讯处: 200092 上海市四平路 1239 号 同济大学 环境工程学院( 收稿日期 1997- 01- 20)te r s and th e p ro ce ss co n t ro l w e re a lso d iscu ssed.Keywods: N it ro gen and p ho sp ho ru s rem o va l; L ow DO ac t iva ted sludge p ro ce ss; M ic ro env iro nm en t; S im u ltane2o u s n it r if ica t io n and den it r if ica t io n.A PPL ICA T IO N O F PRECOA T ING F IL TER W ITH POW D ERED ACT IVA TED CA RBO N(16)W e i J inJ in ch u F an(T on g j i U n iv e rs ity )A bstrac t: T h e a r t ic le de sc r ibe s m a in ly th e tech no lo gy fo r D E f ilt ra t io n w ith pow de red ac t iva ted ca rbo n (PD F tech no lo gy fo r sho r t). W h en app lied to advanced t rea tm en t o f d r ink ing w a te r, th e PD F tech no lo gy can no t o n ly re2 duce th e tu rb id ity o f w a te r, bu t a lso can rem o ve o rgan ic m a t te r fa st and effec t iva ly, e sp ec ia lly fo r T HM s rem o va l, and can no t incu r sign if ican t p rop aga t io n o f m ic ro be.Keywords: Pow de red ac t iva ted ca rbo n; D ia tom ite; A d so rp t io n; P reco a t ing f ilt ra t io n.EXPER IM ENTAL STUD IES O F INH IB IT ING ACT IO N O F AMM O N IA - N ITRO GEN IN UBFREACTO R A T35(19)F en gp in g H u(E a s t- C h in a J ia oton g U n iv e rs ity )A bstrac t: In th is p ap e r, a study o n inh ib it ing ac t io n o f amm o n ia2n it ro gen (N H 3 2N ) by ch ang ing N H 3 2N co n2cen t ra t io n in a U B F reac to r a t 35 is p re sen ted. E xp e r im en ta l re su lt s a re a s fo llow s: an N H 3 2N co ncen t ra t io n ex2ceed ing th re sho ld leve l h a s been show n to be inh ib ito ry to th e anae ro b ic b io lo g ica l t rea tm en t o f cen t r ifuga l eff luen t o f ch ick en m anu re m ixed liqu id, th e th re sho ld co ncen t ra t io n o f N H 3 2N a t 35 is 2000m gL , and th a t o f N H 3 is222 m gL.Keywords: U B F reac to r, A nae ro b ic b io lo g ica l t rea tm en t; Inh ib it ing ac t io n o f N H 3 2N.A N EXPER IM ENTAL STUDY O N TREA TM ENT O F BEER W A STEW A TER BY HYD ROLY T ICAC ID IF ICA T IO N- SBR PROCESS(22)Y i L iu(H ebe i C ol leg e of A rch itec tu re E n g in ee rin g )K a i Sh aoZh ao ch an g Zh an g(B e ij in g X ia oq in g E n v ironm en ta l P rotec t ion g roup )A bstrac t: T h is p ap e r de sc r ibe s an exp e r im en ta l study o n bee r w a stew a te r t rea tm en t by h yd ro ly t ic ac id if ica t io n- SBR p ro ce ss and ana ly sis o f th e op e ra t io n co nd it io n and m o de o f SBR p ro ce ss acco rd ing to th e ba sic p r inc ip le s o f A O p ro ce ss. E xp e r im en ta l re su lt s o f dynam ic and co n t inua l op e ra t io n revea l th a t COD c r rem o va l o f th e w a stew a2 te r is o ve r 92% w h en th e inf luen t COD c r va lue is any th ing f rom 1600 to 2000m gL , th e h yd rau lic de ten t io n t im e so f h yd ro ly t ic ac id if ica t io n stage and SBR a re 4h and 6h , re sp ec t ive ly, and th e w a te r tem p e ra tu re is 20 25.Keywords: B ee r w a stew a te r t rea tm en t; Sequen t ia l ba tch reac to r (SBR ) ; H yd ro ly t ic ac id if ica t io n; A O p ro ce ss.F IL TER W A SH ING TECHN IQUE FO R W A TER L PA NT A ND ITS W A TER SA V ING EFFEC2(24)T IVENESSC a ilin g D en g(N or th - C h in a E lec t r ic D ow e r D es ig n I n s t itu t ion )J u n zh en Zh an gD in gn ian A n(T ia nj in U n iv e rs ity )A bstrac t: A ir - w a te r backw a sh ing, su rface w a sh ing and w a te r o n ly backw a sh ing tech n ique s fo r dua l m ed ia bed s f ilte r and th e ir w a te r sav in