可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)

1、 水資源突發(fā)事件應(yīng)急凈水技術(shù)徐 璇 概概 述述v 我國供水系統(tǒng)應(yīng)急凈水存在的問題（1）城市凈水工藝普遍不具備應(yīng)對水源突發(fā)性污染的處理能力 現(xiàn)有處理工藝僅針對滿足標準的水源水質(zhì)設(shè)計，一般未留處理余量（2）缺乏全面系統(tǒng)的應(yīng)對突發(fā)性水源污染的城市供水應(yīng)急凈化技術(shù) 重金屬污染物應(yīng)急處理技術(shù)2藻類及微生物應(yīng)急處理技術(shù)4還原性污染物應(yīng)急處理技術(shù)3 3可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)3 1主 要 內(nèi) 容 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)渭河漏油事故渭河漏油事故 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)安徽潛山自來水污染事件安徽潛山自來水污染事件 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)1.1 活性炭對污染物的吸附特性基本特性 具有巨大的表面積

2、（800-1300 m /g ） 吸附性能好2表1 不同種類有機物在活性炭上的吸附特性容易吸附的有機物難以吸附的有機物1.芳香溶劑類 苯、甲苯、硝基苯等 2.氯化芳香烴 多氯聯(lián)苯、氯苯、氯萘等 3.酚和氯酚類 4.多環(huán)芳烴類 二氫苊、苯并芘 5.農(nóng)藥及除草劑類 DDT、艾氏劑、氯丹、六六六等6.氯化烴 四氯化碳、氯烷基醚等7.高分子烴類 染料、石油類、胺類、等1.醇類2.低分子酮、酸、醛4.高分子有機物或膠體有機物3.糖類（含淀粉）5.低分子脂肪類 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)影響吸附的主要因素 吸附質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì) 平衡濃度 吸附速率 吸附質(zhì)的分子大小 溫度影響圖1 粉末活性炭對硝基苯的吸附

3、效果快速吸附快速吸附基本飽和基本飽和吸附平衡吸附平衡 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 吸附容量0.0000.0050.0100.0150.0200.0000.0050.0100.0150.0200.0250.030y = 0.1206x0.6166R2 = 0.8506Ce (mg/L)x/m (mg/mg)圖2 粉末活性炭對硝基苯的吸附等溫曲線 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 水源水質(zhì)對吸附性能的影響0.000.020.040.060.080.100601201802403003600.017mg/L吸附時間(min)硝基苯濃度(mg/L)0.0143mg/L(去離子水)0.0123mg/L(原

4、水)0.0442mg/L(去離子水)0.0367mg/L(原水)0.0862mg/L(去離子水)0.0889mg/L(原水)圖3 原水和去離子水配水中硝基苯去除效果和速率比較 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)溫度對吸附性能的影響 0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.030020406080100120吸附時間(min)硝基苯濃度(mg/L)T=5T=10T=15T=20T=25圖4 不同溫度下粉末活性炭對硝基苯吸附過程的影響 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)1.2 粉末活性炭應(yīng)急吸附工藝 粉末活性炭的選擇圖5 不同材質(zhì)活性炭對硝基苯的吸附性能 粉末活性炭的吸附能力： 與碘值

5、、亞甲藍值等參數(shù)有關(guān)，與材質(zhì)、粒徑大小沒有直接關(guān)系。 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)1.2 粉末活性炭應(yīng)急吸附工藝 粉末活性炭的選擇圖6 不同粒徑粉末活性炭對硝基苯的吸附速率（左）和吸附容量（右） 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)表2 粉末活性炭性能參考指標項目GB/T13804-92、JWWAK113-1974部分控制指標 碘值 （mg/L) 亞甲蘭值 （mg/L) 強度 （%) 充填密度 （g/cm ) 3粒度 （200目通過率%) 干燥減量 （%) pH值 灼燒殘渣 （%) 鎘Cd （mg/L) 鋅Zn （mg/L) 氯化物 （%) 鉛Pb （mg/L) 砷As （mg/L) 電導(dǎo)率 （s/c

6、m) 8001000 90120 85.090.0 0.3280.090.0 10.0 7.011.0 5 50 0.5 10 1 2 900 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 粉末炭投加方案 取水口投加粉末活性炭原水粉末活性炭混凝劑出水取水口與凈水廠之間的距離最好滿足12小時以上的輸水時間 輸水時間小于30分鐘，需要增加粉末活性炭的投加量 限制性因素圖7 取水口投加粉末活性炭工藝流程圖吸水井泵站混合絮凝沉淀濾砂消毒 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 水廠內(nèi)投加粉末活性炭原水粉末活性炭混凝劑出水圖8 水廠內(nèi)投加粉末活性炭工藝流程圖 粉末炭吸附時間不足 水廠混凝反應(yīng)時間一般不到30min，吸附時間短，吸

7、附能力發(fā)揮不足，需加大粉末炭投加量限制性因素混合絮凝沉淀砂濾消毒 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)投加活性炭時，同時投加混凝劑會對活性炭的吸附性能產(chǎn)生明顯影響嗎？ 圖9 鋁鹽混凝工藝對活性炭吸附性能的影響 圖10 鐵鹽混凝工藝對活性炭吸附性能的影響 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 粉末活性炭投加系統(tǒng) 粉末活性炭投加方法粉末炭投加方法干式投加法濕式投加法 設(shè)備比較簡單，占地面積減少 設(shè)備易出故障，需要配備專門的維護 人員 需要設(shè)專門的炭漿池，占地面積較大，設(shè)備也較復(fù)雜 計量精確，混合均勻圖11 干式粉末活性炭投加示意圖圖12 濕式粉末活性炭投加示意圖 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 粉末活性炭包裝及拆包

8、方式包裝方式散裝大包裝（5001000kg） 設(shè)備投資少，運行成本低，工人勞動強度小，操作環(huán)境無粉塵外泄等 要求水廠與廠家距離較近，方便運輸 投加時勞動強度較大，設(shè)備防塵要求較高 采購不受地域限制，購買數(shù)量靈活等小包裝（2025kg） 投資成本較少，運行費用不高，勞動強度小，粉塵外泄小，購買不受地域限制等拆包方式人工拆包自動拆包 適用于短時、應(yīng)急性投加 新建水廠、水廠改造不建議使用 可實現(xiàn)自動控制和防塵防泄漏要求，工作環(huán)境好，勞動強度小 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 粉末活性炭投加系統(tǒng)的組合工藝組合工藝大包裝自動拆包濕式投加散裝炭壓力上料濕式投加系統(tǒng)小包裝真空上料干式投加系統(tǒng)小包裝自動拆包濕式

9、投加系統(tǒng) 設(shè)備比較簡單，占地面積小，集成度高，整體密封性好 干粉投加機需要專門維護 投加精確，運行穩(wěn)定，能通過配管實現(xiàn)多處同時投加 占地面積大，投資較大 設(shè)備簡單，投資少，勞動強度小，工作環(huán)境好 需水廠和活性炭廠家距離較近，運輸方便 設(shè)備集成度好，自動化程度高，占地面積小粉塵泄漏少，系統(tǒng)較穩(wěn)定可靠，適用于大中型水廠圖13 小包裝真空上料干式投加系統(tǒng)示意圖圖14 小包裝自動拆包濕式投加系統(tǒng)示意圖圖15 散裝炭壓力上料濕式投加系統(tǒng)示意圖圖16 大包裝自動拆包濕式投加系統(tǒng)示意圖 v粉末活性炭投加系統(tǒng)設(shè)計注意事項v 遠離氯和二氧化氯投加點。一般在投加粉末活性炭時不進行預(yù)氯化處理。v 投加濃度5-50m

10、g/L為宜。v 炭漿料調(diào)配濃度5-10%為宜。v 注意防火、防爆，需設(shè)淋浴室。v 可采取強制擴散措施增強吸附效果。1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)1.3 顆粒活性炭改造炭砂濾池法 顆?；钚蕴糠诸?柱狀炭 直徑一般為1.52mm，長度為35mm 破碎炭 粒徑一般為24mm 顆?；钚蕴繛V池應(yīng)急處理能力 考慮因素： 能應(yīng)對的最高污染物濃度 在持續(xù)污染時能使用的最大壽命與活性炭濾池對該污染物的吸附帶高度、活性炭吸附性能下降速度有關(guān) 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 新顆?；钚蕴繛V池a.總數(shù)據(jù)b.局部放大圖17 新顆?；钚蕴繛V柱對不同濃度硝基苯原水吸附效果表3 不同原水硝基苯濃度下

11、GAC濾層工作帶高度（8m/hr濾速）硝基苯濃度（mg/L）工作帶高度（mm）0.0171400.0852600.2113600.2980.341460560 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 舊顆?；钚蕴繛V池表4 使用135天前后性質(zhì)變化碘值亞甲蘭值苯酚值水分1008mg/g211mg/g169mg/g5.02%757mg/g143mg/g132mg/g 38.5%使用前使用后a.總數(shù)據(jù)b.局部放大圖17 舊顆?；钚蕴繛V柱對不同濃度硝基苯原水吸附效果 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 顆?；钚蕴繛V池的應(yīng)急運行時間圖18 新顆?；钚蕴繎?yīng)對超標12倍污染的運行時間試驗 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 顆粒

12、活性炭的應(yīng)用形式應(yīng)用形式活性炭濾池活性炭壓力過濾器 對事故污染物有一定的應(yīng)對能力 應(yīng)急能力隨顆粒炭的使用時間延長而降低 應(yīng)急應(yīng)對超標10倍以上的污染物時其有效工作時間十分有限 可用于常規(guī)處理工藝水廠應(yīng)對應(yīng)急事件炭砂濾池 可用于應(yīng)對水源水硝基苯污染事故 使用規(guī)模非常有限圖19 GHT型活性炭壓力過濾器簡筒圖 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)1.3 活性炭應(yīng)急吸附工藝比較表5 兩種活性炭應(yīng)急吸附工藝特點比較粉末活性炭吸附工藝優(yōu)點缺點實施方便，使用靈活，可根據(jù)水質(zhì)改變活性炭投加量，在應(yīng)對突發(fā)污染時可采用大的投加計量，幾乎不影響產(chǎn)水能力。部分細炭末被混凝去除的效果較差，會進入濾池，增加濾池負擔(dān)，造成過濾周

13、期縮短。此外，已吸附有機污染物的廢氣炭應(yīng)妥善處置，防止二次污染。顆?；钚蕴课焦に嚳砷L期穩(wěn)定地吸附水中的微量污染物，直至活性炭飽和后再挖出廢炭進行再生。吸附時間有限，不適宜單獨用于應(yīng)急處理。經(jīng)濟單價：50006000元/噸藥劑成本：0.050.06元/m3 單價：50007000元/噸藥劑成本：2.31元/m3 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù)1.4 典型案例2005年松花江硝基苯水污染事件2005年11月30日13時36分，中石油吉林化學(xué)工業(yè)公司雙苯廠發(fā)生爆炸，約100t化學(xué)品泄漏進入松花江，其中主要化學(xué)品為硝基苯，造成了松花江流域重大水污染事件。 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 取水口投加粉末活

14、性炭 1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) 松花江水污染事件應(yīng)對措施及效果常規(guī)處理工藝對硝基苯基本無去除作用，混凝沉淀只能去除常規(guī)處理工藝對硝基苯基本無去除作用，混凝沉淀只能去除2%-5%2%-5%；化學(xué)穩(wěn)定性強，高錳酸鉀、臭氧等都不能將其氧化；化學(xué)穩(wěn)定性強，高錳酸鉀、臭氧等都不能將其氧化；生物分解速度慢。生物分解速度慢。硝基苯容易被活性炭吸附，因此最終采用活性炭吸附法對水廠進行改造硝基苯容易被活性炭吸附，因此最終采用活性炭吸附法對水廠進行改造 v 具體措施包括：具體措施包括：v （1 1）取水口投加粉末活性炭）取水口投加粉末活性炭 超標嚴重時，活性炭投加量超標嚴重時，活性炭投加量40mg/L,40mg/L,管道流經(jīng)時間約管道流經(jīng)時間約1-2h;1-2h; 輕微超標時，活性炭投加量輕微超標時，活性炭投加量20mg/L20mg/L 后續(xù)確保水質(zhì)，活性炭投加量后續(xù)確保水質(zhì)，活性炭投加量5-7mg/L5-7mg/Lv 改造砂濾池改造砂濾池 在砂濾池中增加在砂濾池中增加0.4-0.5m0.4-0.5m的顆粒活性炭層。的顆粒活性炭層。1 可吸附污染物應(yīng)急處理技術(shù) v 處理效果處理效果（1 1）供水水質(zhì)達標，硝基苯濃度低于）供水水質(zhì)達標，硝基苯濃度低于0.017mg/L0.017mg/