我國許多水庫湖泊水均受到污染,污染往往來自工業廢水、城市生活污水、農業生產中的農藥和化肥污染,水庫湖泊水也存在藻類生長產生的自然污染。污染物質有農藥、洗滌劑、酚和酚類化合物,烴類、重金屬離子,其它工業廢水排放物及其在水體中產生的各種衍生物,水庫湖泊水中存在的自然污染,如腐殖酸、黃殖酸及其在水庫湖泊中產生的高色度、異常臭味和亞硝酸鹽等。
常規處理工藝(混合、絮凝、沉淀、過濾)很難把上述受污染水處理到國家飲用水水質衛生標準。根據《城市供水行業2000年技術進步發展規劃》,國家飲用水水質衛生標準向國際靠攏,將有大幅度提高。所以,飲用水除微污染問題是當前重要課題之一,已列入國家“九五”重要科技攻關項目。
一、處理工藝選擇
在常規工藝處理后,采用臭氧氧化—粒狀活性炭過濾深度處理技術,是當前除微污染的較有效辦法。但是,建設投資過大,凈水成本高,大多數水廠難以承受。對于舊水廠來說,改造受場地限制,無法實現。
在常規水處理工藝的基礎上,投加粉狀活性炭,在達到常規處理效果的同時,吸附并去除水中各種污染物,使凈化水水質達到國家飲用水水質衛生標準,致突變活性成陰性,這是一種技術效果良好、經濟的除微污染方法。
二、粉狀活性炭除微污染工藝
在常規水處理工藝的基礎上,投加粉狀活性炭除微污染的工藝流程見下圖。
把粉狀活性炭制成炭漿,濃度5%為宜。炭漿是混合液,沉淀速度很快,所以在投加炭漿的同時,需要對炭漿進行不間斷的攪拌。
把炭漿投加在混合槽前,在混合槽中與原水混合,在絮凝池和沉淀池中吸附水中的污染物,并附著在絮狀物上,一起在沉淀池中沉淀,少量未沉淀的粉狀活性炭顆粒,可在濾池中去除,從而達到除微污染的目的。
粉狀活性炭的投加量隨原水污染程度變化而靈活確定。
三、粉狀活性炭的性質
不同的活性炭吸附性能不同。水處理用活性炭的生產原料有木材、果殼、無煙煤、石油焦等,生產工藝多為物理法,用斯力普爐、耙式爐、轉爐、沸騰爐等活化爐生產。由于原料不同,生產的工藝條件不同,生產出活性炭的孔徑不同,比表面積不同,表面的化學組成和化學性質不同,則其吸附性能不同。
活性炭的吸附性能可由兩方面評價:
1、活性炭具有選吸性。對某些污染物質有良好吸附作用,而吸附另一些污染物質的能力較弱。
2、吸附能力的大小。
所以,在選擇活性炭時,應用現場原水作吸附試驗后確定其種類。
活性炭的孔徑分大孔、中孔和微孔三種,主要的吸附作用由微孔承擔。中孔起被吸附物質轉移的通道作用,同時也能吸附較大分子。大孔主要起通道作用。
比較短的有機分子不易被吸附,過于大的分子難以被吸附。
水中的有機污染物分子較大(如產生色度物質),活性炭的中孔吸附這些分子的能力較好。以木材為原料生產的活性炭與無煙煤為原料生產的活性炭相比,中孔數量較多,從吸附性能角度看,適合于水處理應用。但是,這種活性炭產量少、價格高,一般不予應用。國內外水處理用的粉狀活性炭,大多是用無煙煤生產的。
評價粉狀活性炭的主要指標有如下幾點:篩目一般為100目或200目,碘值不小于800mg/g,亞甲基蘭值不小于110mg/g,比表面積800-1200m2/g,后三項指標越大越好。
四、處理低溫、低濁、受微污染水的應用實例
哈爾濱自來水集團公司應用粉狀活性炭進行水處理已有10多年歷史,近幾年來,與哈爾濱建筑大學合作共同進行粉狀活性炭除微污染的研究,取得了良好的效果。
松花江水受工農業生產污染,尤其是吉林市化工廢水污染較重。松花江水徑流量隨季節變化很大,秋季洪水季節流量大于1.5萬m3/s,冬季流量為200-300m3/s,冬季水體稀釋能力低。另外,冬季松花江結冰,江水與大氣隔絕,水中溶解氧含量甚低,水溫為0℃,水體自凈能力低。所以,松花江水污染程度隨季節變化很大,冬季較為嚴重。
在研究除微污染和去除色度、臭味時,首先選擇了在常規水處理工藝基礎上投加粉狀活性炭的方法,該方法簡單,只需增加粉狀活性炭炭漿槽和投加設備。
實驗證明,原水中主要含有移碼型致突變物質,常規水處理工藝對去除致突變物具有一定效果,投加粉狀活性炭后可明顯地提高去除致突變物質的能力。
經多年實踐證實,粉狀活性炭還可降低水中的含酚量、烴類物質、洗滌劑、農藥等。
五、結論
1、在常規水處理工藝基礎上,投加粉狀活性炭除微污染具有良好的水處理效果。該方法建設投資少,處理水的成本低,尤其對舊水廠改造是可行的。
2、可大幅度降低水的致突變活性,使之由陽轉陰。
3、可降低水中總有機碳。
4、粉狀活性炭具有助凝作用,可使沉淀池出水濁度降低1-3NTU左右,也可去除水中的色度和臭味,尤其對低溫、低濁水更為顯著。
5、活性炭具有選吸性,在選擇粉狀活性炭品種時,一定要通過試驗確定。