活性炭水處理應(yīng)用技術(shù)

1、活性炭吸附劑在水處理中的應(yīng)用綜述顏倫廣華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了活性炭的特性及其在水處理中的應(yīng)用，并介紹活性炭吸附及組合工藝在國(guó)內(nèi)外水處理中的應(yīng)用和發(fā)展，指出了它的許多優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，活性炭吸附與其它水處理技術(shù)的組合工藝得到較大的發(fā)展，該組合工藝比單純活性炭吸附具有更大的優(yōu)勢(shì)，其發(fā)展前景十分廣闊。關(guān)鍵詞：活性炭吸附水處理1.前言由于活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，對(duì)水中溶解的有機(jī)物，如苯類化合物、酚類化合物、石油及石油產(chǎn)品等具有較強(qiáng)的吸附能力，而且對(duì)用生物法及其他方法難以去除的有機(jī)物，如色度、異臭、表面活性物質(zhì)、除草劑、合成染料、胺類化合物以及許多人工合成的有機(jī)化合

2、物都有較好的去除效果，因此活性炭吸附技術(shù)在水處理中已得到廣泛應(yīng)用，目前，世界上已有成百座使用顆粒活性炭的水廠在運(yùn)行。近年來(lái)，我國(guó)越來(lái)越重視對(duì)活性炭的研究和應(yīng)用，同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱建筑大學(xué)都做了較為深入的研究，已取得實(shí)用性成果。（1）2.活性炭的特性（2）活性炭是一種多孔性含炭物質(zhì)，具有發(fā)達(dá)的微孔構(gòu)造合巨大的比表面積。它包括許多種具有吸附能力的碳基物質(zhì)，能夠?qū)⒃S多化學(xué)物質(zhì)吸附在其表面上?；钚蕴孔畛跤糜谥铺菢I(yè)，后來(lái)廣泛用于去除污水中的有機(jī)物合某些無(wú)機(jī)物。2.1一般性質(zhì)活性炭外觀為暗黑色，具有良好吸附性能，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可耐強(qiáng)酸及強(qiáng)堿，能經(jīng)受水浸、高溫，密度比水小，是多孔的疏水性吸附劑。2.2作用機(jī)理

3、活性炭在制造過(guò)程中，其揮發(fā)性有機(jī)物被去除，晶格間生成了空隙，形成許多不同形狀、不同大小的細(xì)孔。通常活性炭顆粒中的孔隙占顆?？傮w積的70%80%（4）。這些孔隙形狀多樣，孔徑分布范圍很廣，細(xì)孔壁的總表面積即比表面積一般高達(dá)5001700平方米/克。這就是為什么活性炭吸附能力強(qiáng)、吸附容量大的主要原因?？傊谖竭^(guò)程中，真正決定吸附能力的是微孔結(jié)構(gòu)。全部比表面幾乎都是微孔構(gòu)成的。粗孔和過(guò)渡孔分別起著粗、細(xì)吸附通道作用，它們的存在和分布在相當(dāng)程度上影響了吸附和脫附速率。此外，活性炭吸附性質(zhì)還受活性炭表面化學(xué)性質(zhì)影響。3.活性炭的應(yīng)用活性炭吸附工藝是目前去除水中有機(jī)物的首選工藝。由于原料來(lái)源豐富，表面

4、積大，對(duì)色、嗅、味及其他有機(jī)物有良好的去除率。活性炭在水處理過(guò)程中的應(yīng)用日益廣泛。其中粉末活性炭，對(duì)除去水中藻細(xì)胞分泌物產(chǎn)生的低分子量DOC尤為有效，并能有效地去除水中的微囊藻毒素，在經(jīng)典的慢砂濾池后加上一個(gè)活性炭濾池可除去引起水臭味的有機(jī)物，如：土臭味素及2-甲基異冰片(MIB)，有效地降低出水的臭味。（3）但活性炭對(duì)危害較大的鹵代烴的吸附效果不太好，而且活性炭吸附后的再生問題一直難以得到滿意的解決。目前，正在開發(fā)新型吸附材料如活性炭纖維、多孔合成樹脂等。3.1活性炭在飲用水處理中的應(yīng)用（3）以顆?；钚蕴繛闉V料的快速生物濾池通常用作第二級(jí)過(guò)濾，通過(guò)生長(zhǎng)在顆?；钚蕴勘砻婕?xì)菌的活動(dòng)，除去水中的B

5、OM。這一處理過(guò)程又稱二級(jí)生物活性炭過(guò)濾。有文獻(xiàn)報(bào)道了這一過(guò)程的有效性。為減少費(fèi)用及便于在水廠中推廣，人們提出了“第一級(jí)砂生物活性炭雙層濾池”的構(gòu)想。應(yīng)用生物濾池去除水中BOM有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)減少了細(xì)菌在供水系統(tǒng)中生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可有效控制細(xì)菌的繁殖；(2)減少了與消毒劑反應(yīng)的有機(jī)物的量，進(jìn)而減少了飲水處理所需的消毒劑的用量及穩(wěn)定了出廠水剩余消毒劑的含量；(3)通過(guò)去除一些消毒副產(chǎn)物的有機(jī)前體物，減少了水廠水中消毒副產(chǎn)物的含量；(4)將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)終產(chǎn)物；(5)老化脫落的生物膜殘?jiān)^化學(xué)沉淀污泥易處理；(6)生物處理法費(fèi)用較活性炭吸附法低。3.2活性炭在廢水處理過(guò)程中的除臭作用活性炭

6、吸附柱可以去除許多惡臭物質(zhì)。如乙醛、吲哚等惡臭成分是通過(guò)物理吸附而去除的，H2S和硫醇等則是在活性炭表面進(jìn)行氧化反應(yīng)而進(jìn)一步吸附去除的?；钚蕴繉?duì)硫化氫以及含硫化合物的去除比較理想，單對(duì)氨或含氮化合物的去除并不理想?；钚蕴吭谶_(dá)到飽和之前，其對(duì)惡臭物質(zhì)的去除率是保持相對(duì)穩(wěn)定且其受氣體負(fù)荷變化的沖擊影響比較小，因此適應(yīng)性比較廣泛，但是吸附劑不便頻繁再生，因而對(duì)被吸附氣體的濃度要求不能太高。（5）3.3活性炭在處理印染廢水中的脫色能力利用活性炭吸附作用處理成分復(fù)雜的染料生產(chǎn)廢水，具有良好的效果。其基本工作流程如下：（6）(1)厭氧預(yù)處理的出水經(jīng)混凝沉淀后，COD去除率為83%左右，脫色率達(dá)到99.3%

7、，為后續(xù)的吸附創(chuàng)造了良好的條件。(2)活性炭具有良好的吸附性能，本工藝的最佳吸附條件：pH=4，粉末活性炭用量為20g/L，吸附過(guò)程中需要攪拌，吸附時(shí)間為40min，吸附后出水的CODCr為150mg/L以下，達(dá)到了國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。(3)用堿法洗脫和Fenton試劑氧化這兩種再生方法均可較好地恢復(fù)活性炭的吸附性能。對(duì)再生后的活性炭進(jìn)行吸附，CODCr去除率仍可達(dá)77%以上，脫色率可達(dá)97%以上。4.活性炭吸附與其它水處理技術(shù)組合工藝的應(yīng)用及發(fā)展（1）4.1高錳酸鉀活性炭組合工藝我國(guó)的一些水廠，在微污染水源處理中采用高錳酸鉀活性炭聯(lián)用組合工藝，對(duì)降解有機(jī)物，提高去除嗅、色能力，效果顯著。同時(shí)這種組

8、合工藝，對(duì)濁度降低，礬耗的節(jié)約也較顯著。4.2生物活性炭法生物活性炭法是在活性炭吸附技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種水處理技術(shù)。生物活性炭法是將活性炭作為生物膜載體，利用活性炭的吸附作用和生物膜的降解作用，去除水中的污染物的一種新方法。4.3粉末活性炭活性污泥工藝(PACT)該法即將粉末活性炭投加到活性污泥曝氣池中，形成生物活性炭，利用吸附、降解協(xié)同作用去除有機(jī)污染物。由于生物活性炭固有的機(jī)理，可以去除活性污泥法難以去除的有機(jī)物，提高活性污泥的去除效率。另一方面，活性污泥具有穩(wěn)定、良好的壓密性，從而克服了污泥膨脹。因其在經(jīng)濟(jì)和處理效率方面的優(yōu)勢(shì)，已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中。5.結(jié)論活性炭吸附技術(shù)處理污染的水源水、生活污水、工業(yè)廢水以及飲用水的深度處理上，具有許多優(yōu)點(diǎn)，因此該技術(shù)在水處理中已得到廣泛的應(yīng)用。隨著研究不斷深入，活性炭在未來(lái)將會(huì)被更好的服務(wù)于人類。參考文獻(xiàn)：1.王廣慶，費(fèi)學(xué)寧，王連生 活性炭吸附及組合工藝在水處理中的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r 天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)第9卷第1期2003年3月2.張錦瑞 活性炭的特性及其吸附金的機(jī)理 有色礦山1994（5）39423.隋少峰，孔凡玲，羅啟芳 飲用水源水藻類繁殖的危害及處理 中國(guó)衛(wèi)生工程學(xué)2005年2月第4卷第1期4.曲保雪，朱立紅，蘆春蓮，劉軍霞