活性炭应用于自来水厂组合工艺

本文研究了活性炭吸附及组合工艺应用于滦河水的处理，对处理的效果进行了分析，结果表明：不同的PAC投加量与炭砂滤池联用时，浑浊度在10.8～23.4NTU、CODMn在3.4～4.2mg/L之间，对其去除率分别在97.8～98.3%，55.6～61.5%；氨氮在0.02～0.13mg/L之间，出厂水中氨氮的值都小于0.02mg/L；需矾量有所降低；出厂水中铝含量在0.0413～0.0452mg/L之间；滤后水的色度、臭味等指标可完全达到国家饮用水标准的要求。

活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，能够吸附水中溶解性的有机物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等，对用生物法及其它方法难以取出的有机物，如色度、异臭、表面活性物质、除草剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果，在水处理中已得到广泛应用。但是，现有的研究成果大多是在高锰酸钾-活性炭、生物活性炭、臭氧-生物活性炭、活性炭-硅藻土处理工艺、活性炭-活性污泥、活性炭氯仿萃取法、活性炭-超滤水处理工艺、负载活性炭催化氧化法等联用组合工艺条件下完成的【2】，对粉末活性炭（PAC）-高锰酸盐复合剂（PPC）-沉淀/气浮耦合工艺-炭砂滤池条件下活性炭吸附研究鲜见报道。本文以天津市汉沽水厂Ô;¬;水为处理对象，分析了活性炭吸附工艺的处理效果。

一、处理工艺与分析内容

1、处理工艺

天津市汉沽水厂处理规模为5×104m3/d。

2、研究内容

由于天津市汉沽水厂水源为滦河微污染水，因此在进入处理工艺前投加粉末活性炭。本文就前置投加活性炭对后续处理工艺的影响进行了研究，包括对浊度、CODMn、氨氮、铝的去除和对投矾量的影响。

二、处理效果分析

1、对浑浊度的去除

未使用活性炭吸附前的原水浑浊度在9.31～13.6NTU之间，使用活性炭吸附期间其浑浊度在10.8～23.4NTU之间，处理效果如图1、图2所示。

由图1、图2可以看出，PAC投加与炭砂滤池联用时，随着PAC投加量的增大，其对浑浊度的去除率也随之升高，PAC的投加表现出以往在后接沉淀工艺时的助凝作用，对浑浊度的去除率升高。笔者认为，其主要原因是由于PAC粉末比重（1.4g/cm3）大于1，从沉淀/气浮耦合分离的物理条件来讲，同重力气浮相比是有利的。

但PAC的投加量为20mg/L与30mg/L时，对浑浊度的去除率是同效的，其有效的投加量在23mg/L左右，充分表明PAC的投加量对浑浊度的去除，在一定投量内是随之升高，高于这个投加量时，反而对浑浊度的去除有所降低。

2、对CODMn的去除

未使用活性炭吸附前的原水CODMn在3.1～3.6mg/L之间，使用活性炭吸附期间其CODMn在3.4～4.2mg/L之间，处理效果如图3、图4所示。
由图3、图4可以看出，未使用活性炭吸附前，工艺对CODMn的去除率大为52.8%，使用活性炭期间，随PAC投加量的增加，整个工艺对CODMn的去除率显著升高，且基本呈线性关系增大。图4中对CODMn的去除效果表明，PAC投加与炭砂滤池联用对Ô;¬;水中有机物具有较强的吸附作用，其投量在30mg/L时，对CODMn的去除率为61.5%，达到令人满意的效果。

3、对氨氮的去除

未使用活性炭吸附前的原水氨氮大值为0.03mg/L，使用活性炭吸附期间其氨氮在0.02～0.13mg/L之间，出厂水中氨氮的值都小于0.02mg/L（水中氨氮的分光光度法检测浓度的小值为0.02mg/L）。

4、对需矾量的影响

与需矾量显著相关的原水水质指标见表1，处理效果如图5、图6所示。

由图5、图6可以看出，PAC投加与炭砂滤池联用在一定程度上可以降低水处理过程中的需矾量，且随着PAC投加量的增大，总需矾量逐渐减少，降低了水处理过程中因使用化学药剂而造成的饮用水风险。

5、对出厂水中铝含量的影响

出厂水中的铝含量见图7、图8。
由图7、图8可以看出，PAC投加与炭砂滤池联用进一步降低了出厂水中铝的含量，且随着PAC投加量的增大，出厂水中铝的含量逐渐降低，完全符合国家水质标准GB5750-2006中对铝的要求。笔者认为：随着PAC投加量的增大，聚氯化铝的投加量逐渐降低，并且对浑浊度的去除率升高，有助于降低出厂水中的铝含量。
6、对出厂水中铁含量的影响

出厂水中铁的含量都小于0.05mg/L（水中铁的分光光度法检测浓度的小值为0.05mg/L），原水中铁的含量在0.31～0.36mg/L之间。

7、活性炭吸附的净水效果分析

生产过程中，针对滤后水中色度和臭味进行了分析，PAC投加与炭砂滤池联用时，可以很好地把滤后水的色度和臭味控制在国家水质标准要求的范围内，PAC的投加量等于或大于10mg/L时，对水中臭味的去除达到显著效果。

三、结论

通过实际生产可以得出以下结论：

（1）PAC投加与炭砂滤池联用时，PAC的投加有助凝作用，PAC的投加量对浑浊度的去除，在投量为23mg/L内随之升高，高于这个投加量时，反而对浑浊度的去除有所降低。

（2）PAC投加与炭砂滤池联用对原水中有机物具有较强的吸附作用，且随PAC投加量的增加，整个工艺对CODMn的去除率显著升高，且基本呈线性关系增大。

（3）PAC投加与炭砂滤池联用期间，对水中氨氮的去除效果显著。

（4）PAC投加与炭砂滤池联用在一定程度上可以降低水处理过程中的需矾量，降低了水处理过程中因使用化学药剂而造成的饮用水风险，积极响应了国家倡导的保障饮用水安全的号召。

（5）PAC投加与炭砂滤池联用进一步降低了出厂水中铝的含量，完全符合国家水质标准GB5750-2006中对铝的要求。

（6）PAC投加与炭砂滤池联用，可有效控制滤后水的色度和臭味等指标，使滤后水达到国家饮用水水质标准的要求。

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