2023年《安全技术》之活性炭过滤器结构对水质化学安全性.docx

活性炭过滤器结构对水质化学平安性     活性炭过滤器用来做什么？这个问题实在太难答复了，因为活性炭所用到的行业很多，所以这个一般没有具体的答案，像在水处理行业里面，它就是起着过滤的作用，而且效果还是非常好的，那么家用的话，就是用来除臭味，新装的房子会有很大一股异味儿，这时候就需要活性炭了。经过一定的开展，现在的洗发水也都用到了活性炭，所以活性炭的用处是有很多的，而且效果也是比较不错的。 在饮用水深度处理中,生物活性炭技术(BAC)是目前去除水中有机污染物最有效的技术之一。尽管人们对生物活性炭净水机理的认知还没有达成共识，但是一般认为，生物活性炭对有机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长在它外表的微生物获得养料，而微生物的氧化分解作用又使活性炭的吸附能力得到恢复，两者相互促进，得到稳定的处理效果。因此在生物活性炭工艺中，吸附和生物降解是相辅相成，缺一不可的。就吸附作用而言，不同活性炭由于其结构特征的不同，去除污染物的能力会有差异，并且，同种活性炭在不同地域由于水质情况的差异而表现出的吸附能力也是不尽相同的。因此如何针对当地水质快速选择出最适合的活性炭、提出相应的活性炭结构，并最终建立起一套可行的活性炭性能评价体系成为当前急待解决的问题。 　　针对现行的活性炭选择方法所存在的局限性，笔者提出了一种新的评价方法，对不同活性炭的结构和水质化学平安性指标进行了相关性分析。研究说明这种方法针对性好，同时方便快捷，弥补了以往方法的缺乏，对活性炭的选择具有一定的指导意义。      目前，选择活性炭的常用方法是通过静态试验、活性炭滤柱实验（中试或小试）或两者相结合来进行的。静态实验主要是通过测定几个具有代表性的吸附指标，来反响活性炭的吸附能力，这种方法速度快，但是针对性较差，经常与实际运行效果有较大差异。活性炭滤柱试验是通过分析活性炭柱的出水指标，来比较活性炭吸附性能的优劣，这种方法针对性比较好，但是费时费力。 　　1 实验装置与分析方法 1.1实验装置 　　实验是在南方地区某水厂内进行的，采用6个平行的活性炭柱，柱高3 m，内径120 mm，均装填有活性炭——石英砂双层滤料。共装了6种炭，分别为BAC1、BAC2、BAC3、BAC4、BAC5、BAC6。其中BAC1、BAC5、BAC6为柱状炭，BAC2、BAC3、BAC4为破碎炭。活性炭层厚 1800 mm，石英砂层厚300 mm，石英砂粒径为0.80~1.20 mm。 　　实验用水为该厂滤后水并经过臭氧化的出水。在正常的运行下，臭氧投量为1.5 mg/L；反响接触时间t1=10 min；每个滤柱的流量Q=80 L/h；吸附接触时间t2=15 min。实验期间进水水质指标（平均值）见表 1。 表1 实验期间活性炭柱进水水质 紫外吸光度 （UV254，cm-1） 高锰酸盐指数 (mg/L) 三卤甲烷生成势 g/L)m（THMFP， 浊度 （NTU） 余臭氧量 (mg/L) AOC g/L）m（ 0.026 1.60 2.3 0.1 0.5 46 1.2分析工程及方法 　　分析工程与方法见表 2。 表2 分析工程与方法 序号 项   目 测 定 方 法 　 　 1 孔容积（cm3/g） GB/T 7702.20—1997[[2]]   2 比外表积（m2/g） GB/T 7702.21—1997[[3]]   3 Zeta电位（mV） JS946+型微电泳仪   4 紫外吸光度(cm-1) UV254表示   5 高锰酸盐指数（mg/L） GB5750-85[[4]]   6 总有机炭 TOC(mg/L) GB5750-85[4]   7 g/L）m三卤甲烷生成势 THMFP（ GB5750-85[4]   2　实验结果及分析 2.1水质化学平安性     实验选取了紫外吸光度、三卤甲烷、高锰酸盐指数和总有机碳四个指标来反映活性炭对有机物的去除。水中的天然有机物是造成色度、嗅味的原因物质，同时也是目前氯化消毒副产物的前体物之一，它的去除情况对出水水质及后续工艺都很重要，因此选择紫外吸光度来衡量活性炭对天然有机物的去除效果。三卤甲烷由于其“三致〞作用，在国内外的饮用水标准中都被列为重点控制指标，实验也考察了活性炭对其生成势的吸附能力。另外，为了使实验更具可比较性和普遍性，还采用了高锰酸盐指数（耗氧量）和TOC两项常规的综合性指标。分析结果见表 3。　 表3 活性炭滤柱出水水质化学平安性指标（平均值） 活性炭编号 UV254去除率 高锰酸盐指数去除率 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%    从以上结果可以看出： 1. 总的来说，6根活性炭滤柱对UV254的去除比较高，其中效果最差的BAC6滤柱去除率为54%，效果最好的BAC3滤柱那么可以到达接近88%的去除率。整体来看，运行初期破碎炭对天然有机物的吸附能力明显优于柱状炭。 2. 破碎炭对耗氧量的去除效果略好于柱装炭，其中BAC3的去除率超过了70%，其它两种破碎炭也可以到达65%以上。柱状炭中BAC5的去除效果最好，为65%，BAC1和BAC6为51%和54%。 3. 1x～3x活性炭对TOC的去除效果很好，在进水TOC为0.3 mg/L时，BAC1和BAC2的出水结果为0 mg/L，而BAC3也仅为0.01 mg/L。与它们炭相比，BAC4的去除率略底，为80％。BAC5去除效果较差，去除率仅为27％，而BAC6的出水却出现了负去除。虽然从UV254和CODMn两个参数来看，BAC6的去除能力也是最低的，但出现负去除是反常情况，这有可能是BAC6的制造过程中含有一些有机物，在滤柱通水运行的过程中被冲刷下来，造成了出水TOC比进水还高。 4. 由表1可知，活性炭滤柱进水的三卤甲烷生成势已经比较低，经过滤后，只有BAC5对THMFP有一定去除，其他活性炭滤柱的出水，除BAC2去除率为0 %以外，都表现为不同程度的升高，其中以BAC6升高的幅度最大，接近6倍。这说明活性炭滤柱对三卤甲烷生成势的控制效果不好。有文献说明[4]：THMFP是比较难被吸附的一类物质，当有易吸附的物质与其产生竞争时，它很容易从活性炭外表解吸出来，而且活性炭对THMFP的吸附周期也比其他吸附质短，容易出现泄漏。因此，活性炭对THMFP的低去除率很可能是由吸附质的特性决定的，同时也不排除天然有机物等易于被吸附的物质与其产生竞争吸附的可能性。 5. 总的来说，BAC2和BAC3对有机物的去除效果最好，BAC6的效果最差。活性炭对天然有机物的控制效果最好，对消毒副产物生成势没有去除。