活性炭治理水污染PPT课件

1、超滤颗粒活性炭紫外线消毒组合工艺制备直接饮用水试验研究裴剑(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室) 超滤(UF) 膜的截留颗粒粒径为1 nm 0. 1m,能够有效去除水中的悬浮颗粒、胶体、浊度和病原菌等大分子物质,且所需操作压力较低。活性炭(AC),吸附小分子有机物的效果显著,常与UF对大分子有机物及细菌等病原微生物的筛分作用很好地结合在一起,大大提高了污染物特别是有机物的去除率。紫外线消毒(UV)可以灭活大多数细菌、病毒、孢子且不产生消毒副产物。 本试验拟采用UFGACUV 这三种不同水处理单元的有机组合,通过发挥膜过滤物理筛分净化的优势、颗粒活性炭吸附小分子有机物的特点和紫外线避免消

2、毒副产物产生的优点,探讨其深度净化饮用水的效果。给水排水,2010,36(3)第1页/共97页试验所用的超滤膜膜组件由苏州立升膜分离科技有限公司提供。超滤膜膜材料为聚氯乙烯,截留相对分子质量10万,膜表面积2. 11 m2 ,纤维内径1mm,纤维外径1. 6 mm,纤维长度0. 54 m,膜平均孔径0.01m,允许操作压力0. 10. 3 MPa。颗粒活性炭柱GAC材质为椰壳,重量780 g, 碘值100 mg/g,粒度830目。试验过程中,超滤膜最终出水的最大流量为20 L /h, 平均流量为15 L /h,整个试验阶段累计产水量为2 700 L。第2页/共97页UV254主要代表腐殖酸类物

3、质,间接反映了水中有机污染的程度。还作为三卤甲烷(THMs)的前驱物( THMFP)的替代参数,因此也间接反映了水的致癌、致畸和致突变性。第3页/共97页自来水浊度较高,大部分在1 NTU以上, 可能是出水经管道后二次污染引起的。经一级UF后浊度由1 NTU降低到0.2 NTU 以下, 达到生活饮用水卫生标准(GB 57492006)的限值( 1 NTU) , 满足了饮用净水水质标准( CJ 942005 ) 的规定值( 0. 5 NTU) 。即超滤膜处理浊度效果显著。从最终出水浊度随产水量变化的趋势看,本工艺的运行比较稳定,浊度在0. 1 0. 206 NTU 范围内,平均值为0. 155

4、NTU。第4页/共97页自来水经过一级UF 后,CODMn基本不变。GAC后净水中的CODMn明显下降, CODMn 2 mg/L。这是因为活性炭比表面积大,具有发达的孔隙结构,对有机物特别是小分子有机物有良好的吸附性。过二级UF和紫外线消毒设备后, CODMn有所下降,但不明显。第5页/共97页自来水进水的UV254均值为0. 089 cm- 1 ,经过一级UF后,UV254平均值为0. 081 cm- 1 ,平均去除率为8. 99%。水经过颗粒活性炭柱后, UV254值急剧下降为0. 014 cm- 1 ,平均去除率达到82. 7% ,去除效果较超滤膜明显。经过二级UF, UV254仍然保

5、持下降趋势,去除效果与一级UF基本等同。最终出水的UV254值有时会略有上升,究其原因,可能是紫外线对某些大分子有机物(苯和苯酚等)具有光降解作用,大分子有机物减少的同时,小分子物质随之增多,造成UV254的上升。第6页/共97页在经过一级UF后大部分水样中细菌总数减少,去除率基本达到100%。超滤膜对细菌等微生物具有很强的截留效果。细菌总数在GAC后又升高,这可能与颗粒活性炭中吸附截留的有机物有关,因为有机物为细菌滋生提供生存条件,使出水中细菌总数增加。细菌总数在经过二级UF后又降低,最终出水均能保证细菌总数为0 CFU /mL。这一方面是因为中空纤维微超滤膜对细菌及病原微生物有良好的截留作

6、用;另一方面,对浊度的良好的去除还可以避免活性炭细颗粒带入出水中。第7页/共97页Active Carbon第8页/共97页2.1 概述 活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。检验标准可按照中国国标GB，或按照其他国家标准，如：美国ASTM，日本JIS，德国DIN标准等。 第9页/共97页活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面，如石化行业的无碱脱臭（精制

7、脱硫醇）、乙烯脱盐水（精制填料）、催化剂载体（钯、铂、铑等）、水净化及污水处理；电力行业的电厂水质处理及保护；化工行业的化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱色、精制；食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色；黄金行业的黄金提取、尾液回收；环保行业的污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化；以及相关行业的香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸渍剂液的制备等。活性炭在未来将会有极好的发展前景和广阔的销售市场。 第10页/共97页 活性炭的种类因制备原料及工艺不同而不同，从形状和外观上看，可分为如下几种：外观为暗黑色，由含碳原料（如果壳、动物骨骼、煤和石油焦等）

8、在不高于773K下炭化，然后通水蒸气活化制得。根据用途不同，原料也不同。维尼纶催化剂载体炭，是用果壳作原料，经水蒸气活化制得的不定形颗粒炭。回收及吸附用炭，是以煤粉为原料，以煤焦油作调和剂，经成型、炭化及活化制得的圆柱形颗粒炭。脱硫炭的原料及制造方法与回收及吸附用炭相同。净化水用是用无烟煤作原料，经破碎后直接炭化和水蒸气活化制得，外观为不定形颗粒炭。第11页/共97页采用优质煤为原料，具有低灰、高强度、高吸附等显著特征。主要用于水净化、防护、气体脱硫脱臭、溶剂回收等领域。煤质柱状活性炭椰子壳系列活性炭采用优化椰壳为原料，具有孔径大，强度高，吸附容量大，吸附速度快；主要用于水处理，气相处理和催化

9、剂载体。第12页/共97页第13页/共97页第14页/共97页第15页/共97页外观为粉末状，粒度一般在200目以下，粉末炭可分为用于糖类、油脂、酒类、药品等脱色用的脱色炭，及用于医药方面的药用炭。粉末活性炭的粒径一般在1050m之间。比表面积一般在1000m2/g以上，细孔一般总孔容积可达0.6一1.18mL/g，孔径104nm，细孔分为大孔、过滤孔和微孔。 第16页/共97页活性炭纤维是将合成纤维或木质素或木素纤维经药剂处理、干燥，经水蒸气活化等过程制得。由于改善了原有的吸附性质，使其具备了新的离子交换性能，已被广泛应用于SO2和氮氧化物的分离及在溶液中对重金属离子的分离。是新一代高效活性

10、吸附材料和环保功能材料，是活性炭的更新换代产品。可以完成颗粒活性炭无法实现的工作。（ACF）第17页/共97页第18页/共97页20世纪七十年代发展起来的一种新型吸附剂，是一种优良的非极性碳素材料，具有均匀孔径(0.4nm)的分子筛结构。由重石油烃类在裂化罐内加热至600，通过热裂而制得。外观为黑色柱状固体，碳分子筛能选择吸附氧而不吸附氮。在分离空气工艺中，是常用的吸附剂。 第19页/共97页 活性炭之所以具有商业价值，主要是由于它具有两种主要的物理特性：表面及孔隙。 第20页/共97页与木炭、炭黑、焦炭一样，活性炭属于无定形炭，其结构与石墨相似，是由多环芳香族环组成的层面晶格。 活性炭的孔隙

11、半径有大有小。大孔半径为100-10000nm，中孔半径为2-100nm，微孔半径小于2nm。其微孔特别发达，占单位质量活性炭总面积的95%以上。微孔提供吸附能力，大孔则可作为进入微孔的通路。 活性炭的孔隙结构是活性炭最有价值的结构。它的孔隙是由于炭在活化过程中无组织的炭素和炭成分被消耗后，在基本微晶间留下的空间。只要活化方法恰当，可以形成非常多的孔隙，其孔隙壁的总面积一般为500-1700m2/g，这便是显示活性炭大吸附容量的主要原因。 第21页/共97页第22页/共97页活性炭的吸附作用包含物理吸附和化学吸附。一般而言，活性炭对无机电解质吸附性极差，而对芳香类有机物及不饱和脂肪类化合物吸附

12、能力远比硅胶的好。活性炭的吸附能力可以用活性炭的表面积、吸附率和吸附速度表示。 活性炭总表面积可由BET（Brunauer,Emmett,Teller)方法测定。活性炭的吸附率或吸附能力，取决于被吸附物质的浓度、溶液的温度、接触时间、pH值和活性炭颗粒直径等各种因素。测定活性炭的吸附能力就要测定吸附平衡等温线。在水处理中常用Frendlich公式。由活性炭的吸附能力可以确定在实际使用时活性炭的需要量。影响活性炭吸附速度的因素有：(1)吸附物质向活性炭表面的迁移速度；(2)活性炭颗粒孔隙内的扩散速度；(3)活性炭内表面上的吸附反应速度。 第23页/共97页除了活性炭的吸附性能的指标外，活性炭的一

13、般性质主要有以下几项：(1)水分：一般含水量(质量分数)为3%、8%、10%。在贮存过程中，活性炭可能吸收25%-30%的水分，因此，在实际使用前，需测定其含水量。 (2)灰分：可以在600马福炉中测定。 (3)干燥减量：一般在5%以下。 (4)堆积密度：表示活性炭的表观密度，就是单位体积活性炭的质量，可用量筒测定。 (5)pH值：指在一定量蒸馏水活性炭悬浮液中的pH值，一般在4-11。 第24页/共97页(6)硬度及耐磨性：采用模拟工厂操作中的条件使颗粒相互摩擦，测定试前和试后活性炭粒径的变化。 (7)粒度：粉状为100目，粒状为8-32目。 (8)对亚甲基蓝的脱色能力：一般在150mg/g

14、以上。 (9)对碘的吸附能力：一般应超过1100mg/g。 (10)：氯化物0.5%以下、铅0.001%以下、锌0.1%以下、砷0.0002%以下。 第25页/共97页不同原料和不同的活化过程制备的活性炭吸附特性不同。可作为活性炭的原料有：蔗渣、甜菜糖泥、血、骨、碳氢化合物、谷类、煤、椰子壳、咖啡豆、玉米秆、棉籽壳、鱼、烟尘、果核、石墨、海草海藻、灯黑、皮革废物、木质素、褐煤、糖蜜、硬果壳、油页岩、泥炭、石油酸泥、石油焦、纸厂废物、稻皮、橡胶废物、锯末、木材、酒厂废物等。常用的是锯末、纤维、泥煤、褐煤。 目前普遍认为果壳是制备活性炭的最佳原料，但由于果壳资源有限，不易集中、贮存，价格昂贵。因此

15、近年来一直在积极寻找有效利用废弃物为原料生产活性炭的方法。国内已研究了采用竹类、烟杆、棉杆、核桃壳等废弃物制备活性炭的方法。第26页/共97页椰壳破碎活性炭的制备工艺流程如下： 粒状活性的制备工艺流程如下： 第27页/共97页CO2 活化制备椰壳基活性炭-炭素技术，2010,29（1）杨坤彬(昆明理工大学材料与冶金工程学院)1.原料椰壳来自西双版纳。先将其在110下干燥48h，随后将其破碎后，以10 /min的升温速率加热至600 ，炭化2h，经筛分后，取粒径为4-5.6mm 的为原料。第28页/共97页2.实验方法取椰壳炭化料20g 加入水平管式炉内，通入氮气30min 后，以50 /min

16、的升温速率升温至所需温度；随后停止通入氮气切换为CO2 气体进行活化，活化一定时间后，停止加热，并切断CO2通入氮气，在氮气保护下降至室温。3. 活性炭样品的检测及表征活性炭的碘吸附值按GH /T 12496.8-1999 测定。通过全自动物理化学吸附仪在77K 下测定其N2 吸附等温线，并采用BET法计算活性炭的比表面积，DR方程计算微孔容积、总孔容积，在相对压力为0.95 的吸附量，并通过非定域化密度函数理论表征活性炭孔径分布。第29页/共97页随着活化温度的升高，使孔结构得到迅速发展，产生大量的微孔，达到明显的活化效果，同时炭的损失也随之增加。所以得率( 即产物与原料的重量百分比)不断降

17、低，而碘吸附值不断增加。第30页/共97页活化温度900 ，CO2流量600mL/min不变的条件下，研究活化时间对活性炭结构特征和得率的影响。活化时间的增加，得率不断降低，碘吸附值呈先增加后减少。随着活化时间延长，微孔含量增加，碘吸附值增加；当活化时间进一步延长，发生过烧，使原先已形成的孔被不断加宽，导致孔被扩大甚至塌陷，其碘吸附值降低。第31页/共97页该N2吸附等温线为典型的I型等温线。在相对压力较小时，其吸附量迅速增加，该活性炭以微孔为主，由于活性炭中存在一定量的中孔和大孔，导致在相对压力较高时，其吸附平台并非呈水平状，而是有一定的斜率，并出现了拖尾现象。其比表面积、总孔容积、微孔容积

18、可达：1653m2/g,1.045cm3/g,0.8582cm3/g。第32页/共97页采用非定域化密度函数理论对其孔径分布进行表征，该法已发展成为描述受限于多孔材料中的吸附和非均匀流体相行为的有效方法，并在活性炭及多孔材料孔结构的表征中得到了广泛的应用。CO2活化有利于微孔的形成，所制备的活性炭孔径分布主要集中在微孔范围，其峰值孔径主要出现在0.573nm，其中微孔容积占总孔容积的82%。第33页/共97页 化学法制活性炭的成熟工艺为法，国内活性炭生产厂大多采用该法，其活化原理为：氯化锌在炭化活化中有脱水作用，使有机木质原料中的氢、氧元素以水的形式逸出，如此可降低炭化活化温度，改变热解路线，

19、另外氯化锌溶液对木质原料有溶解、侵蚀作用，故可顺利渗透到原料内部，到达木质原料中纤维形成的细孔中，以实现完全活化，活化过程中氯化锌多数留在炭中起骨架作用，而形成的炭则沉积在骨架上，当最后用水洗掉氯化锌后，则炭形成多孔，从而具有吸附、脱色作用。第34页/共97页 ：将工业品氯化锌配成水溶液与烘干的木屑以 1 3 - 4的固液比投入捏合机中，使充分捏合均匀，捏合时间不小于 1 5min，以保证氯化锌溶液充分进入纤维内部。 ：严格控制反应温度，虽提高温度对反应有利，但氯化锌的损失量增加，所以在保证活性炭质量的前提下应尽力降低炭化活化温度。该工段工艺条件：温度为 450 - 550，时间40min，回

20、转炉转速为 2 - 3转/分。 ：从回转炉中卸出的物料中除含有炭及氯化锌外，还含有因高温和水蒸气存在下反应生成的氧化锌和氢氧化锌，需将其进行处理：一是使氧化锌和氢氧化锌反应变为可作为活化剂的氯化锌，二是最大限度的回收氯化锌，以循环使用降低成本。第35页/共97页 ：因生产中采用的设备大多为铁器设备，导致产品中铁含量超标，故需除铁。其过程为：将回收工段送来的物料投入除铁池 (非铁设备)，再加入自来水使其刚好浸没物料，然后加入占物料量4. 5%的工业盐酸，在 95左右间歇搅拌反应2小时以上，最后反复漂洗、过滤，至洗液达中性为止。 ：洗至中性的物料先采用离心机或板框压滤机脱除其中大部分水份。然后在转

21、筒干燥机中干燥至水份小于10 %后送去粉碎包装。 ：国内生产厂大多采用球磨机进行粉碎，其产品细度应据用户要求进行调整。粒度越小脱色效果越好，但粒度过小影响过滤速度，一般控制在粒径120目为佳。第36页/共97页 优点：该法制备的活性炭孔隙率大，且可通过调整活化剂的浓度生产不同孔径的活性炭，另外用氯化锌作活化剂，炭化活化温度低、易操作、能耗小，同时氯化锌可回收循环使用。 缺点：因在炭化活化时有部分氯化锌进入大气，另外回收工段使用挥发性盐酸，两者对大气均有一定程度污染。 第37页/共97页 用高温水蒸气、高温烟道气 (CO2气体)及高温空气对炭进行活化的方法为物理活化法。其活化原理为 : H2O(

22、g)+Cx 800 -900 H2 +CO+Cx- 1 - Q CO2 (g)+C x 800 -900 2CO+C x- 1 O2 (g)+C x 800 -90 0 2 CO+Cx- 2 +Q O2 (g)+C x C，即磷酸溶液浓度活化温度活化时间。得率: ABC，即磷酸溶液浓度活化温度活化时间综合考虑碘吸附值、亚甲基蓝脱色力及得率可得，最佳工艺条件为A3B2C3，即磷酸浓度为50%()，活化温度为300，活化时间为30 min. 在此条件下，活性炭得率为53.21%，碘吸附值为804.36 mg/g，亚甲基蓝脱色力为102 mL/g.第43页/共97页苯胺浓度为49.6 mg/L，综合

23、考虑，活性炭用量0.8 1.6 g 较适宜.第44页/共97页在酸性溶液中苯胺将发生以下平衡反应：在酸性溶液中苯胺主要以离子状态存在，而碱性条件下主要以分子状态存在。 非离子形态的苯胺具有极高的疏水性，而疏水性吸附是水中吸附的主要驱动力. 因此在酸性条件下苯胺被活性炭更易吸附。第45页/共97页活性炭对苯胺的吸附能力随温度的升高而增大，苯胺的吸附等温线呈现非线性特征，表明山核桃壳活性炭与苯胺之间主要通过表面吸附方式发生作用第46页/共97页 所谓再生，就是在吸附剂本身结构不发生或很少变化的情况下，用某种方法将吸附质从吸附剂微孔中除去，恢复它的吸附能力，以达到重复使用的目的。再生不应损害活性炭的

24、耐热性、耐酸性、耐碱性、耐氧化性及吸附能力，还应注意活性炭的粉末度或粒度，同时又要考虑经济性。 活性炭的再生主要有以下几种方法：第47页/共97页 高温下，吸附质分子易于从吸附剂活性中心点脱离；同时，吸附的有机物在高温下能氧化分解，或以气态分子，或断裂成短链，降低了吸附剂对它的吸附能力。加热再生过程由下列几个步骤进行：使活性炭和输送液分离；干燥：加温到100-150，把细孔中的水分蒸发出来，同时使一部分低沸点的有机物也挥发出来；活化：加热到700-1000，使留在细孔中的残留碳与活化气体反应，反应产物以气态形式逸出，达到重新造孔的目的；化：加热300-700，使高沸点有机物热分解，一部分低沸点

25、物质挥发，另一部分被碳化留在活性炭细孔中；冷却：把活化后的活性炭用水急剧冷却，防止氧化。第48页/共97页 第49页/共97页第50页/共97页 20 世 纪 60年代初，欧美各国开始大量使用粒状和粉状活性炭吸附法处理城市饮用水和工业废水，目前已成为城市污水和工业废水深度处理和污染水源净化的有效方法。 我国于1975年在甘肃白银金属有限公司建成日处理3104m3的粒状活性炭净水装置，净化受石油化工污染的地面水水源，这一装置目前还在使用。1985年北京建成的供水1.7 105m3/h的田村山水厂，采用臭氧氧化和活性炭深度处理工艺，后来又建成的水源九厂也采用了活性炭净化技术。最近在上海浦东自来水厂

26、、安亭自来水厂应用粉末活性炭作深度处理，使自来水水质达到直接饮用的水质标准。首钢在焦化污水处理中，应用粉末活性炭处理高浓度污水，使焦化污水达到排放标准。 现阶段污水回收利用项目中，粉末活性炭作为双膜法除盐工艺的预处理，可降低污水的COD及油的含量，保证膜的长期安全运行。第51页/共97页 废水连续地通过填充活性炭的吸附设备时，其中的吸附质被活性炭吸附，在操作中，因活性炭在设备中是固定的，故称固定床。当出水水质不符合要求时，就要停止进水，如果所采用的是单个吸附床，则停止进水后就要将活性炭卸出，由专门设备再生。 按照固定床中水流方向分为升流式和降流式两种。降流式出水水质好，操作维护方便，但水头损失

27、大，为防止悬浮物堵塞吸附层，需定期反冲洗。升流式因层内水头损失增加慢，故运行时间长，但废水出口处吸附层冲洗较困难。另外，操作失误时，活性炭易被流失。 固定床根据处理水量，原水的水质和处理要求可分为单床、多床串联和多床并联等方式。活性炭吸附方式一般分为4类，即接触吸附方式、固定床方式、移动床方式、流动床方式。粉末活性炭只有接触吸附方式，这是粉末活性炭的特点。第52页/共97页 废水从吸附塔底部流入，与活性炭逆流接触，处理后从塔顶流出。再生后的活性炭从塔顶加入，接近饱和活性炭从塔底间歇排出并进行再生。 移动床比固定床能更充分地利用活性炭的吸附容量，水头损失小，被截留的悬浮物随饱和的活性炭间歇从塔底

28、排出，所以不必反冲洗。但这种操作要求吸附层上下不能混合，操作管理要求高。 第53页/共97页 特点是水从下往上流动，使吸附床呈膨胀或流化状态，致使活性炭颗粒与被处理的水中污染物有更多的接触机会，这种操作较复杂，在废水处理中较少使用。 第54页/共97页由于粉末活性炭具有投加方便、灵活的优点，因此它的投加工艺可利用原有水处理设备，基建投资省，不增加建筑面积。所以更适用于旧厂改造项目。 20 世 纪 60年代初，欧美各国开始大量使用粉状活性炭吸附法处理城市饮用水和工业废水，目前已成为城市污水和工业废水深度处理和污染水源净化的有效方法。 在上海浦东自来水厂、安亭自来水厂应用粉末活性炭作深度处理，使自

29、来水水质达到直接饮用的水质标准。首钢在焦化污水处理中，应用粉末活性炭处理高浓度污水，使焦化污水达到排放标准。 现阶段污水回收利用项目中，粉末活性炭作为双膜法除盐工艺的预处理，可降低污水的COD及油的含量，保证膜的长期安全运行。第55页/共97页根据原水中水质状况，特别是有机物相对分子质量的分布状况，确定粉末活性炭的炭种很重要。不同粉末活性炭对有机物的去除效果见下图。椰壳活性炭COD、去除率最高,目前普遍认为果壳是制备活性炭的最佳原料序号3为椰壳活性炭，其他的均为无烟煤、烟煤等原料制成的活性炭。第56页/共97页l粉末活性炭投加的方法有两种,即投加和投加。通过料仓给料、投加机螺杆输送，并利用将粉

30、末炭投入水中。具有占地面积小、操作管理方便、易于实现自动控制，但环境污染大，目前已有粉末活性炭自动投加成套设备。是将，在制备投加过程中炭粉不会随空气飞扬,操作环境较好,系统使用较为成熟稳定,但需要建立混合池、搅拌机及投加计量泵等设备，投资和占地面积相对较大。l一般给水处理中。干投可作应急处理。第57页/共97页 粉末活性炭的投加量需根据水质污染状态确定。室外给水设计规范中规定投加量“宜为530 mg/ L”。 粉末活性炭炭浆质量分数一般为5 %10 %。但在湿式投加中多采用5 % ,这样可使炭浆快速扩散,与水体充分混合,同时避免了投加管道易堵塞和其他机械故障。第58页/共97页l为充分发挥粉末

31、活性炭的吸附作用,需要使其与水充分混合,并保证足够的接触时间(一般接触时间3060 min) 和尽量避免吸附被干扰。合适的粉末活性炭投加点非常重要。对于常规的混凝、沉淀、过滤水处理工艺,粉末活性炭的投加点可以有以下三种选择: 原水吸水井投加、混凝前端投加、滤池前投加。l一般认为,在吸水井投加能较充分地发挥粉末活性炭的吸附作用,但存在着与后续混凝工艺竞争去除有机物的问题。如果吸附与混凝竞争严重,将降低活性炭的吸附作用,造成投加量增加,处理成本加大。第59页/共97页l在混凝前端投加,理论上分析认为投加混凝剂后,在絮凝池中形成的微小絮体尺度发展到与粉末活性炭颗粒尺度相近的位置应作为最佳投加点。在该

32、点投加既可在一定程度上避免竞争吸附,又可使絮体对粉末活性炭颗粒的包裹作用最小,可以充分发挥粉末活性炭的吸附效率。l滤前投加,不存在吸附与混凝竞争问题,但粉末活性炭进入滤池后,可能会堵塞滤料层使滤池的工作周期明显缩短。此外,粉末活性炭还有穿透滤层现象,而且吸附时间难以得到保证。l因此,实际工程设计中,投加点的选择需要结合以上特征,再根据原水水质和水厂处理工艺特点、水力条件综合考虑决定。第60页/共97页中国给水排水,2009,25(3)(常州市规划设计院)试验材料活性炭采用煤质粉末状活性炭,其细度为200目、碘值900 mg/g、亚甲基蓝值180 mg/g、含水率10%，湿式投加方式。混凝剂采用

33、聚合氯化铝 PAC，；原水水质试验用水为京杭运河常州段原水,取水点位于净水厂取水口附近。第61页/共97页试验方法模拟吸水井(A) :搅拌机转速为350 r /min、搅拌时间为6 s;模拟进水管道(B) :搅拌机转速为350r /min、搅拌时间为23 min;模拟管道混合器(C) :在B之后投加混凝剂,搅拌机转速为300 r /min、搅拌时间为30 s;模拟絮凝初期(D) : C之后,搅拌机转速为100 r/min、搅拌时间为8 min; 模拟絮凝中期(E) : D之后,搅拌机转速为50 r /min、搅拌时间为10 min;模拟后续阶段( F) : E之后,保持搅拌机转速不变,继续搅拌

34、2 min;然后停止搅拌,静置30 min, 取上清液作为模拟工艺出水进行测试。整个试验过程连续进行(中间不需静沉) 。第62页/共97页投炭点对处理效果的影响粉末活性炭投加点的选择主要用于解决混凝与粉末活性炭对有机污染物吸附去除的竞争,以及絮体对粉末活性炭颗粒的包裹问题,目的是在充分发挥混凝去除有机污染物能力的同时,再利用粉末活性炭去除剩余的有机污染物,使总去除率达到最高,且使粉末活性炭的用量最省。在聚合氯化铝投加量为10 mg/L、投炭量为30mg/L的条件下,考察了不同的投炭点(吸水井、管道混合器、絮凝初期、絮凝中期)对污染物去除效果的影响。第63页/共97页当原水挥发酚含量较低时(0.

35、 0030. 006 mg/L) , 投炭点为吸水井时处理效果略好;当原水挥发酚含量较高时( 0. 0090. 010 mg/L ) ,投炭点为吸水井和絮凝中期时对挥发酚的去除效果要好。原因是在这两个投炭点, 活性炭和混凝剂投加的时间间隔较大,两者之间的吸附竞争较弱, 活性炭可以充分发挥其吸附优势。第64页/共97页吸水井、管道混合器、絮凝初期三个投炭点对CODMn都有明显的去除效果; 而絮凝中期无效果,这是因为, 絮凝中期,絮体颗粒在紊动水流中不断与其他颗粒碰撞、结合,形成更大的絮体颗粒,迅速将投入的分散状态的活性炭颗粒包裹起来(通过显微镜观察投加AC后任何阶段的絮体颗粒,均可见活性炭颗粒被

36、包裹其中, 影响AC对CODMn的吸附去除。常规处理(空白试验)对CODMn有一定的去除效果, 在吸水井投加时去除率提高幅度最大。第65页/共97页投炭点在吸水井时对污染物的综合处理效果最好,这是因为粉末活性炭与水中污染物的接触吸附时间相对较长,其吸附性能得以充分发挥;投炭点分别在管道混合器、絮凝初期、絮凝中期时,对污染物的去除率依次减小,这与搅拌强度逐渐减弱、粉末活性炭的分散均匀性下降、吸附时间变短、吸附性能未能充分发挥有关。综上所述,投炭点越靠前则越有利于粉末活性炭吸附作用的充分发挥,故确定最佳投炭点为吸水井处。第66页/共97页随着AC投加量的增大, 去除率均逐渐增加。当AC投加量为10

37、 mg/L时,即能将出水的嗅和味降为1级,此后再增加投加量,出水的嗅和味仍为1级。当投加量为15 mg/L 时,即可将出水的CODMn降至3mg/L以下、色度降至5倍以下;当投加量 30mg/L时,对污染物的去除效果虽有所提高但不明显。因此,确定最佳的投加量为30 mg/L。与不投加AC的空白试验的出水相比, 浊度的去除主要是混凝作用的结果。AC 对浊度的去除非常有限;色度的去除是混凝和AC共同作用的结果;而对CODMn、挥发酚的去除主要是AC吸附作用的结果。原因是混凝主要去除悬浮固体和胶体,而悬浮固体和胶体主要表现为浊度;挥发酚主要是易溶于水的低分子有机物,而混凝对分子质量椰壳炭果壳炭煤质炭

38、Calgon F400煤质炭Calgon F300 竹炭原煤炭，这与表1中活性炭的苯酚值指标大小顺序一致。第77页/共97页生物强化在颗粒活性炭处理微污染水源水中的作用段蕾 ，高乃云 （同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室）水处理技术，2010,36（4）试验采用高温期的滦河水为原水第78页/共97页图2 活性炭及生物强化活性炭出水有机物分析Fig.2 Analysis of TOC concentration in influent and efluent of BAC with and without bioenhancement相对于普通活性炭对TOC的平均去除率42的效果而言，经

39、过生物强化后的活性炭对TOC的去除率能够达到5l。这主要因为经过生物强化作用的活性炭，在水处理过程中同时发挥活性炭的物理吸附以及微生物的降解作用，微生物的降解对TOC的去除也起到了一定的贡献。第79页/共97页AOC指饮用水中有机营养基质能支持异养细菌生长的潜能，即细菌生长的最大可能性，被认为是控制饮用水中异养菌生长繁殖的最主要营养物质。通过对工艺出水AOC指标的检测，考察生物强化后的活性炭与自然生长的活性炭出水的生物稳定性。表2 活性炭及生物强化活性炭出水的AOC比较Tab.2 Comparison of AOC in treated efluent of BAC with and with

40、out bioenhancement进水中加入2 mgL-1臭氧后，将水中原有的部分高分子有机物氧化成低分子的醛、酮、酸等，这些物质不易被活性炭直接吸附去除，经过生物强化的活性炭上的微生物通过呼吸代谢作用能够降低这些低分子有机物，表现出对AOC的5085去除率。第80页/共97页图5 自然运行与生物强化活性炭出水含量比较Fig5 Comparison ofammoniumnitrogen and nitritenitrogen in treated emuent between BAC with bioenhancemen and natural growth随着通水量的增加，自然运行的活性炭其出水氨氮及亚硝氮含量出现突然升高的趋势，而，没有表现出明显的升高趋势。第81页/共97页第82页/共97页第83页/共97页第84页/共97页第85页/共97页第86页/共97页第87页/共97页- 近年来，备长炭是人们生活中不可多得的最佳珍宝之一，日本更将其商品化， 称为，融入人们的生活当中，并风行海内外，备受人们的推崇。在日本，烧烤店、鳗鱼店、拉面店、仙贝店等只要挂出备长碳使用店的招牌，就是美味的保证。 备长炭元禄年间的纪伊半岛、和歌山、白滨一带，使用的炭材为，经过后所成的木炭，、其，烘成的木炭，但是却只有。第88页/共97页第89页/共97页第90页/共97页 炭丸