延長粉末活性炭與水體接觸時間,提升脫色技術系統對純水凈化效果。

    國外專家曾對粉末活性炭的應用情況進行分析研究,認為粉末活性炭對人工合成化學物的吸附去除主要取決于該化合物的類型。在選擇投加點時,必須考慮混合程度和處理接觸時間,盡量減少水處理藥劑對吸附的干擾。根據國內某水廠近年應用粉末活性炭的經驗認為,對于有生活污水、工業污水的排放,造成水體富營養化,導致水體藻類等微生物急劇繁殖等,屬于污染較嚴重、較為復雜的水源;枯水期時常散發成分復雜的異臭、異味,再加上取水河段為潮感河流,污水回蕩時間長,污染造成的危害較大。選取投加粉末活性炭工藝時,活性炭對不同的物質分子具有選擇吸附性。主要考慮:

    (1)投加點要有充足的攪拌條件,使粉末活性炭能快速與處理水有良好的混合接觸。
    (2)盡量延長粉末活性炭與水體接觸吸附時間,充分利用粉末活性炭的吸附能力,提高吸附率。
    (3)盡量選取粒徑小的粉末活性炭,使同等重量的活性炭吸附面積相對大;選取中孔較發達的木質活性炭,力求提高活性炭對有機物的吸附效能。
    (4)盡量減小水處理過程中的化學藥品干擾,如氯、高錳酸鉀、混凝劑等。
    (5)要根據投加量的多少、場地條件選取干式或濕式投加。
    (6)根據水質污染狀態確定投加量。投加量從5-30mg/L不等。某水廠投加粉末活性炭工藝如下:

投加粉末活性炭明顯改善出水水質 ：
    (1)投加粉末活性炭對去除色度有明顯效果。色度的去除有報道可達70%,色度低表明去除有機物的效率高,除鐵、錳的效果好。但去除色度的效果并沒有和投加活性炭量成正比,其復雜的機理,還有待下一步研究。
    (2)投加粉末活性炭對去除嗅味有明顯效果。南方某水體的富營養化水體不僅是藻類繁殖和殺滅過程產生的異臭,還面對復雜的工業排污污染,水體長期酚類物質的異常濃度所引起的異臭。由于致臭物質的動態性和不確定性,故臭味的定量分析成為十分艱難的課題,設想要經過多年對特定水體的調查研究,設立相關的數學模型,設立相應的分析方法,才能逐步解決。目前臭味的檢測一般是用人的感官去鑒定,人為的誤差較大。除臭是粉末活性炭去除污染物的一個重要的綜合評價指標,也是供水行業目前面臨的確保飲用水安全的極其重要、難度相當大的感官指標。
    (3)投加活性炭有助于去除陰離子洗滌劑。國內外化工行業早已有利用粉末活性炭,來凈化去除工業廢水中的洗滌劑的工藝。也是粉末活性炭去除較大分子合成有機物的一個評價指標。
    (4)投加活性炭有助于對藻類的去除。投加了粉末活性炭阻隔了藻類的光吸收,同時在濁度較低的水源中有明顯的助凝作用,有助于在混凝沉淀中去除藻類。如應用投加粉末活性炭、聚丙烯酰胺助凝、高錳酸鉀氧化的聯合協同作用,嚴格控制沉淀池出水濁度為1NTU以下,則藻類的去除率可高達95%-98%。

    (5)投加粉末活性炭使化學耗氧量(CODmn和CODcr)、五日生化需氧(BOD5)量大大降低,這些與水體有機污染程度正相關的表征指標的下降,表明了水體有毒有害物質的去除程度。

    (6)投加粉末活性炭對酚類的去除有良好的效果。上世紀30年代,國外已有采用粉末活性炭吸附焦化廠廢水中苯酚的工藝。根據水廠的應用經驗,認為在原水揮發性酚在0.005mg/L以下,投加粉末活性炭20mg/L以下,可以有效地去除;若原水揮發性酚在0.005mg/L以上,0.01mg/L以下,可明顯減低出廠水揮發性酚含量;但原水揮發性酚大于0.01mg/L時,單靠投加粉末活性炭,難以得到良好的去除效果。粉末活性炭對酚類的去除效果,是綜合評價吸附能力的重要指標,對于酚類污染嚴重的水體尤為重要。

    (7)投加活性炭粉時出水濁度的影響。投加活性炭后由于活性炭比重大,并具有良好吸附性能,吸附在絮狀物上,增加絮狀物的比重,使水中相當部分有機物得到去除,具有良好的助凝性能。對于某濁度低,絮狀物由于有機膠體過多而輕浮的水體,助凝效果較顯著。投加粉末活性炭后,沉淀池、濾池出水濁度大幅度下降,自來水水質大幅度提高。沉淀池出水濁度下降近60%,出廠水出水濁度下降近70%。但粉末活性炭投量大時,會發生微小碳粒穿透濾池的現象,影響出水濁度,所以當投加量大時,要嚴格控制好濾速和濾池出水濁度。

    (8)投加粉末活性炭對水體致突變性的影響

    某水廠水源常年致突變試驗呈陽性,常規處理加氯消毒后致突變性一般會增加;投加粉末活性炭后,首次出現出廠水致突變為陰性。這不得不歸功于粉末活性炭對有機污染物的有效去除,從而證明投加粉末活性炭,是常規工藝改善飲用水水質的簡捷途徑。

   粉末活性炭吸附水中溶質分子是一個復雜的過程,是幾種力綜合作用的結果,包括離子吸引力、范德華力、化學雜和力。根據吸附的雙速率擴散理論認為,吸附是一個由迅速擴散和緩慢擴散兩階段構成的雙速過程,迅速擴散在數小時內即完成,發揮了60%-80%活性炭的吸附容量。迅速擴散是溶質分子在碳粒內沿徑向均勻分布的阻力小的大孔隙中擴散的過程。這些大孔隙產生徑向的擴散阻力。當分子從大孔進一步進入與大孔相通的微孔中擴散時,由于受到狹窄孔徑所產生的很大阻力,從而極為緩慢。微孔也是在碳粒內均勻分布,但不構成徑向的擴散阻力。影響粉末活性炭吸附的因素涉及溶質分子極性、分子量大小、空間結構,這一點取決于水源水質的特征。