活性炭過濾器結構對水質化學安全性

  來源:安全管理網 
評論:  更新日期:2018年11月03日

??? 活性炭過濾器用來做什么?這個問題實在太難回答了,因為活性炭所用到的行業很多,所以這個一般沒有具體的答案,像在水處理行業里面,它就是起著過濾的作用,而且效果還是非常好的,那么家用的話,就是用來除臭味,新裝的房子會有很大一股異味兒,這時候就需要活性炭了。經過一定的發展,現在的洗發水也都用到了活性炭,所以活性炭的用處是有很多的,而且效果也是比較不錯的。

在飲用水深度處理中,生物活性炭技術(BAC)是目前去除水中有機污染物最有效的技術之一。盡管人們對生物活性炭凈水機理的認知還沒有達成共識,但是一般認為,生物活性炭對有機物污染物的去除是在活性炭吸附和生物降解的共同作用下完成的活性炭的吸附作用使生長在它表面的微生物獲得養料,而微生物的氧化分解作用又使活性炭的吸附能力得到恢復,兩者相互促進,得到穩定的處理效果。因此在生物活性炭工藝中,吸附和生物降解是相輔相成,缺一不可的。就吸附作用而言,不同活性炭由于其結構特征的不同,去除污染物的能力會有差異,并且,同種活性炭在不同地域由于水質情況的差異而表現出的吸附能力也是不盡相同的。因此如何針對當地水質快速選擇出最適合的活性炭、提出相應的活性炭結構,并最終建立起一套可行的活性炭性能評價體系成為當前急待解決的問題。
  針對現行的活性炭選擇方法所存在的局限性,筆者提出了一種新的評價方法,對不同活性炭的結構和水質化學安全性指標進行了相關性分析。研究表明這種方法針對性好,同時方便快捷,彌補了以往方法的不足,對活性炭的選擇具有一定的指導意義。

???? 目前,選擇活性炭的常用方法是通過靜態試驗、活性炭濾柱實驗(中試或小試)或兩者相結合來進行的。靜態實驗主要是通過測定幾個具有代表性的吸附指標,來反應活性炭的吸附能力,這種方法速度快,但是針對性較差,經常與實際運行效果有較大差別。活性炭濾柱試驗是通過分析活性炭柱的出水指標,來比較活性炭吸附性能的優劣,這種方法針對性比較好,但是費時費力。
  1?實驗裝置與分析方法
1.1實驗裝置
  實驗是在南方地區某水廠內進行的,采用6個平行的活性炭柱,柱高3 m,內徑120 mm,均裝填有活性炭——石英砂雙層濾料。共裝了6種炭,分別為BAC1、BAC2、BAC3、BAC4、BAC5、BAC6。其中BAC1、BAC5、BAC6為柱狀炭,BAC2、BAC3、BAC4為破碎炭。活性炭層厚 1800 mm,石英砂層厚300 mm,石英砂粒徑為0.80~1.20 mm。
  實驗用水為該廠濾后水并經過臭氧化的出水。在正常的運行下,臭氧投量為1.5 mg/L;反應接觸時間t1=10 min;每個濾柱的流量Q=80 L/h;吸附接觸時間t2=15 min。實驗期間進水水質指標(平均值)見表 1。

1 實驗期間活性炭柱進水水質

紫外吸光度

(UV254,cm-1

高錳酸鹽指數

(mg/L)

三鹵甲烷生成勢

g/L)m(THMFP,

濁度

(NTU)

余臭氧量

(mg/L)

AOC

g/L)m(

0.026

1.60

2.3

0.1

0.5

46

1.2分析項目及方法
  分析項目與方法見表 2。

2 分析項目與方法

序號

項?? 目

測 定 方 法

 

 

1

孔容積(cm3/g)

GB/T 7702.20—1997[[2]]

?

2

比表面積(m2/g)

GB/T 7702.21—1997[[3]]

?

3

Zeta電位(mV)

JS946+型微電泳儀

?

4

紫外吸光度(cm-1)

UV254表示

?

5

高錳酸鹽指數(mg/L)

GB5750-85[[4]]

?

6

總有機炭 TOC(mg/L)

GB5750-85[4]

?

7

g/L)m三鹵甲烷生成勢 THMFP(

GB5750-85[4]

?

2 實驗結果及分析
2.1水質化學安全性
??? 實驗選取了紫外吸光度、三鹵甲烷、高錳酸鹽指數和總有機碳四個指標來反映活性炭對有機物的去除。水中的天然有機物是造成色度、嗅味的原因物質,同時也是目前氯化消毒副產物的前體物之一,它的去除情況對出水水質及后續工藝都很重要,因此選擇紫外吸光度來衡量活性炭對天然有機物的去除效果。三鹵甲烷由于其“三致”作用,在國內外的飲用水標準中都被列為重點控制指標,實驗也考察了活性炭對其生成勢的吸附能力。另外,為了使實驗更具可比較性和普遍性,還采用了高錳酸鹽指數(耗氧量)和TOC兩項常規的綜合性指標。分析結果見表 3。 

3 活性炭濾柱出水水質化學安全性指標(平均值)

活性炭編號

UV254去除率

高錳酸鹽指數去除率

TOC去除率

THMFP去除率

BAC1

66%

54%

100%

-43%

BAC2

86%

65%

100%

0%

BAC3

88%

71%

97%

-7%

BAC4

82%

66%

80%

-26%

BAC5

78%

65%

27%

39%

BAC6

54%

51%

-210%

-809%

平均值

76%

62%

32%

-154%

?? 從以上結果可以看出:
1. 總的來說,6根活性炭濾柱對UV254的去除比較高,其中效果最差的BAC6濾柱去除率為54%,效果最好的BAC3濾柱則可以達到接近88%的去除率。整體來看,運行初期破碎炭對天然有機物的吸附能力明顯優于柱狀炭。
2. 破碎炭對耗氧量的去除效果略好于柱裝炭,其中BAC3的去除率超過了70%,其它兩種破碎炭也可以達到65%以上。柱狀炭中BAC5的去除效果最好,為65%,BAC1和BAC6為51%和54%。
3. 1#~3#活性炭對TOC的去除效果很好,在進水TOC為0.3 mg/L時,BAC1和BAC2的出水結果為0 mg/L,而BAC3也僅為0.01 mg/L。與它們炭相比,BAC4的去除率略底,為80%。BAC5去除效果較差,去除率僅為27%,而BAC6的出水卻出現了負去除。雖然從UV254和CODMn兩個參數來看,BAC6的去除能力也是最低的,但出現負去除是反常情況,這有可能是BAC6的制造過程中含有一些有機物,在濾柱通水運行的過程中被沖刷下來,造成了出水TOC比進水還高。
4. 由表1可知,活性炭濾柱進水的三鹵甲烷生成勢已經比較低,經過濾后,只有BAC5對THMFP有一定去除,其他活性炭濾柱的出水,除BAC2去除率為0 %以外,都表現為不同程度的升高,其中以BAC6升高的幅度最大,接近6倍。這說明活性炭濾柱對三鹵甲烷生成勢的控制效果不好。有文獻表明[4]:THMFP是比較難被吸附的一類物質,當有易吸附的物質與其產生競爭時,它很容易從活性炭表面解吸出來,而且活性炭對THMFP的吸附周期也比其他吸附質短,容易出現泄漏。因此,活性炭對THMFP的低去除率很可能是由吸附質的特性決定的,同時也不排除天然有機物等易于被吸附的物質與其產生競爭吸附的可能性。
5. 總的來說,BAC2和BAC3對有機物的去除效果最好,BAC6的效果最差。活性炭對天然有機物的控制效果最好,對消毒副產物生成勢沒有去除。

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