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四川中粉状活性炭饮用水应急处理事宜

  • 来源:成都活性炭
  • 作者:中邦小编
  • 人气:94
  • 发表时间:2020-10-15
导读
粉状活性炭能够有效地吸附去除水源水中某些突发有机污染物,其应用灵活、经济适用,在饮用水应急处理中有着重要的应用。因此,应对水源水突发污染的粉状活性炭安全吸附工艺研究及相关设备研发研制工作需要深入开展。

  近年来,我国因突发性水污染引发的城市供水事故频繁发生,严重影响了人们的正常生活和生产,造成了恶劣的社会影响。典型案例如下。

  2004年2-3月,沱江氨氮水污染事故造成几个县市暂停饮用水供应的严重后果;2005年11月,松花江硝基苯突发严重污染导致哈尔滨市停水,同年12月中旬,广东北江市水体镉超标,多个城市饮用水源受到污染;2006年2月,牡丹江市,水源发生生物污染,威胁水厂正常运行;2007年5月,梅梁弯区, 太湖水污染导致供水不合格。张勇等人对中国城市水源突发污染事件进行了不完全统计分析,结果表明,中国城市水源突发污染事件总体呈逐年增多、危害不断增加的趋势。主要的突发性污染物是各种化学物质和污水。突发性水污染已经成为一个日益突出的问题。

四川中粉状活性炭饮用水应急处理事宜

饮用水应急处理的紧迫性

  许多城市水源突发水污染事件为城市供水安全敲响了警钟。水源污染事故和城市供水的影响是由于严峻的环境形势和严重的水污染问题;工业事故排放和运输事故泄漏时有发生;城市供水行业缺乏水源应对突发性污染的能力。由于污染风险难以根除,中国城市供水行业将在未来很长一段时间内面临严重水污染的风险。如何在城市水源突发水污染的情况下,实现不间断供水,保证供水质量,保证城市供水安全,成为亟待解决的问题。因此,粉末状活性炭作为饮用水处理中常用的吸附剂,在饮用水应急处理中有着重要的应用。

粉状状活性炭在饮用水应急处理中的应用

  状活性炭粉是一种由不同量的无定形碳和灰分组成的吸附剂。它具有发达的微孔结构和优异的吸附性能,能有效吸附和去除水中的天然有机物、卤代有机物和农药等合成有机物。粉末状活性炭具有应用灵活、设备投资少、价格成本低、吸附速度快、对短期和突发性水污染适应性强等优点,在饮用水应急处理中发挥着重要作用。

粉末状活性炭吸附去除水源水中突发性有机污染物

  在水处理中,粉状状活性炭常被用作吸附和去除水中非离子化、疏水性和含苯环-structured有机污染物的有效吸附剂。同时,加粉状活性炭能明显改善处理后出水的色度和气味。傅金祥等人以浑河水为原水,模拟苯胺突发性水污染,通过投资加粉状活性炭进行应急处理试验研究,发现当pH值不小于5时,30分钟内粉状状活性炭对苯胺的吸附量为80%-90%。结果表明,添加加粉状活性炭是应对浑河水中苯胺突发污染的非常有效的应急措施。

  陈蓓蓓等人的中试研究结果表明,状活性炭加粉能有效去除长江,水源水中的阿特拉和津,当状活性炭粉用量为50毫克/升时,初始浓度为200微克/升的阿特拉津可降至2微克/升以下.

  状活性炭粉对水中藻毒素有较好的吸附和去除效果效果,刘成等人发现10毫克/升的状活性炭粉对微囊藻毒素有一定的去除效果,对微囊藻毒素的去除率分别达到55%和45%,表明状活性炭粉对水中微囊藻毒素的去除效果较好效果。

  梁存珍等人对状活性炭粉吸附去除广州珠江水中的2-甲基异龙脑醇(MIB)进行了实验研究,结果表明,煤粉状活性炭对MIB 效果有较好的去除率,去除率达到40%以上。

粉末活性炭吸附去除水源水中突发性重金属污染

  粉末活性炭是去除水中重金属离子的优良吸附剂。目前,粉末活性炭吸附重金属离子的机理尚未阐明,但共识是粉末活性炭在吸附重金属离子的过程中既是吸附剂又是催化剂。

  Maria Pesavento等人发现,水中的铅离子和铜离子通过与活性炭表面的官能团反应形成络合物而被吸附在活性炭上。对张玉政饮用水源突发六价铬污染的应急处理进行了实验研究。结果表明,粉末活性炭对水中六价铬的吸附是一个物理吸附和化学吸附相结合的复杂过程。在低pH值(3.5~5.0)条件下,当原水六价铬浓度低于0.5mg/L时,可通过粉末活性炭方法吸附有效去除。但是对于大多数重金属离子,粉末活性炭的吸附能力有限,选择性不是很好。通过加入络合剂使金属离子形成络合物,提高了吸附和选择性。

粉末活性炭组合工艺在饮用水应急处理中的应用

  粉末活性炭可以灵活应用,因此可以与多种水处理工艺相结合。与单个处理过程相比,这些组合过程有时会实现更好的处理效果。

  李伟光等研究结果表明,高锰酸钾与粉末活性炭组合工艺具有良好的除臭效果效果。当高锰酸钾用量为0.5毫克/升,粉末活性炭用量为40毫克/升时,沉淀水的臭气阈值仅为5,去除率达到98.8%。根据吴德好,的研究,用高锰酸钾与聚合氯化铝联用处理有土腥味和霉味的原水,平均去除率可达92%以上。高锰酸钾和粉末活性炭的组合可以去除水中的异味,其机理是通过氧化和吸附去除有机物。黄廷林等人发现,在二氧化氯和聚合氯化铝投加量分别为8和30毫克/升、聚合氯化铝吸附时间为3小时的条件下,聚合氯化铝二氧化氯联用技术可将0.5毫克/升的石油污染物降低至0.01毫克/升,该联用技术可作为饮用水水源突发性石油污染的应急处理措施。

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  作为应急措施,粉末活性炭吸附技术已在一些水厂得到应用,并取得了令人满意的效果效果。实践表明,这是一项很有前途的技术。

粉末活性炭在饮用水应急处理中的应用注意事项

粉末活性炭的筛选和用量

  根据水厂原水水质,特别是突发有机污染物的分布和原水背景有机物的分子量,确定了对突发有机污染物具有高吸附能力和快速吸附速率的粉末活性炭。为了应对城市水源突发水污染,城市供水厂应制定应急供水计划,选择对突发有机污染物具有高吸附能力的粉末活性炭,通过粉末活性炭的吸附可以快速去除,并建立有机污染物初始浓度、活性炭用量、吸附时间和吸附去除率之间的关系,以确定突发有机污染时粉末活性炭的合理经济用量。

粉末活性炭的投加方法

  粉末活性炭有干法和湿法两种添加方式。

  在欧, 美等国家,加粉型活性炭采用干式给料装置,当粉末活性炭使用频率不高,给碳量较大时,应采用干式给料装置。而粉末活性炭在干法投料作业时劳动强度大,在装卸、拆包、备料、投料过程中粉尘飞扬,具有潜在的爆炸性,工作环境差,工人阻力大。湿铸法一般是负压浇铸加粉活性炭与水混合形成炭浆,基本可以解决碳粉飞扬的问题。然而,湿法进料也有其缺点。如果只是偶尔使用粉末活性炭,碳浆池可能会充满时间和空间。由于碳浆进料和混合时间较长,当碳浆系统可以开始运行时,处理后的水可能会发生突发性污染事故。因此,在突发性水污染的情况下,应做好充分的应急准备,并及时加入碳浆,以防止处理后的出水不达标。

  此外,如果粉末活性炭浆料不经常或连续混合,就会结块,可能会堵塞输送管。为避免这一问题,管道内的流速不应小于15m/s,粉末活性炭加药系统应尽可能靠近加药点,并能定期运行,即使在不需要炭的情况下,以保证炭输送管道畅通、清洁,炭浆混合良好,整个系统定期清洗。

粉末活性炭添加位置的选择

  根据目前国内水厂的实际情况,水厂粉末活性炭的可选投加点主要有三个:

  1进水口加药

  如遇水源突发污染,加粉形活性炭应先放入取水口。其优点是能尽可能增加水中突发性污染物的吸附时间,明显提高处理效率,达到控制突发性污染的目的,尽早控制污染,有效防止水厂处理构筑物被突发性污染物污染,同时后续处理环节能起到缓冲和安全裕度的作用, 事实上,在松花江饮用水应急处理和无锡水危机期间,在取水口处添加粉末活性炭,是应对突发性污染的重要经验之一。

  2混凝前后加药

  如果取水口处没有粉末活性炭的投料条件,加粉形活性炭可以在混凝前后投料,具体要根据实际情况通过实验确定。

  絮凝前后加入加粉成型活性炭,影响粉末活性炭吸附效果的主要因素是粉末活性炭吸附与混凝的竞争和吸附时间的保证。协调这两个因素是充分发挥粉末活性炭吸附能力的关键。一般来说,只有在条件允许的情况下,在混凝前加入粉末活性炭才有意义。

  以东莞市东江水为原水,在杨华,开展了突发性污染饮用水应急处理实验研究。结果表明,混凝剂投加30s后,加粉型活性炭对化学需氧量、紫外254、浊度和色度的去除效果明显优于其他投加点。张林军等人在徐州某水厂处理突发性水污染的实验研究中发现,混凝剂投加后约3min选择粉末活性炭投加点对去除浊度、色度和CODMn 效果较好。

  3过滤前加入

  吸附和混凝没有竞争,但需要注意的是粉末活性炭与水的接触时间不足,安全保证率不足。此外,粉末活性炭进入在过滤后会堵塞过滤层,粉末活性炭容易穿透过滤层,从而明显缩短了过滤器的工作周期。所以不建议过滤前投加粉活性炭。

粉末活性炭对常规净水工艺的影响

  在饮用水的应急处理中,往往需要添加大量的粉末活性炭。相应的问题是粉末活性炭难以通过污泥排出,容易流出沉淀池进入,增加了过滤器的负荷,甚至穿透过滤层,影响供水水质。因此,需要加强混凝,以提高沉淀对水中胶体颗粒和粉末活性炭的去除率,尽量减少沉淀池表面的浮碳,加强污泥排放,防止大量粉末活性炭堆积在池底,缩短滤池的过滤周期,加强过滤层的反冲洗。

应用实例分析——哈尔滨气化厂对松花江硝基苯突发污染的应急处理

哈尔滨气化厂供水危机

  2005年11月,松花江,发生了一起严重的硝基苯水污染事件,给沿江城市的供水安全带来了严重威胁。位于哈尔滨下游的气化厂供水也面临严峻考验。哈尔滨气化厂承担着向哈尔滨供气的任务。其供水分公司负责气化厂的生产供水,松花江是气化厂的供水水源。硝基苯一旦超标,水厂将停产,供水中断,气化厂将停产,影响和后果严重。因此,在任何情况下都要保证供水不中断。

应急供水技术方案及分析

  自来水厂现有的净水工艺去除硝基苯的能力有限,难以满足要求,因此有必要对供水系统进行紧急改造。考虑到活性炭对硝基苯有较好的吸附性能,以活性炭吸附为优先措施,确定应急处理方案如下:加粉进水处放入成型活性炭,经水泵充分混合,原水输送过程中粉末活性炭与水充分接触吸附硝基苯5小时以上,优化混凝剂投加量,在混凝沉淀单元中加入助凝剂,加强沉淀池排泥。

  该方案中,粉末活性炭的吸附是关键,水在水管中的停留时间可达5.7h,粉末活性炭的吸附时间充足,可使硝基苯在此阶段吸附去除达标。强化混凝沉淀和排泥的主要目的是从水中分离去除粉末活性炭,同时部分去除硝基苯。炭砂过滤器的吸附和去除能力有限,主要作为储备环节。

四川中粉状活性炭饮用水应急处理事宜

实施应急供水效果

  1粉末活性炭吸附硝基苯效果

  各种原水硝基苯浓度超标倍数时,硝基苯平均去除率约为95%;添加聚合氯化铝后,水中残留硝基苯的浓度低于0.017毫克/升,证明粉末活性炭对水中硝基苯的去除效果良好效果。

  2应急供水技术中硝基苯的整体去除效果

  在原水硝基苯超标14.22倍的情况下,上述工艺组合对硝基苯的总去除率平均达到99.4%,过滤水中硝基苯含量均在0.002毫克/升以下,为优良(651,240)。在原水,硝基苯去除的贡献中,粉末活性炭的平均去除率达到94.81%,是硝基苯去除的主要环节;强化混凝沉淀的平均去除率为3.88%,其主要作用是保证粉末活性炭从水中有效去除;过滤对硝基苯的平均去除率为0.78%(见图1)。

结论

  粉末活性炭能有效吸附去除水源水中的一些突发性有机污染物,灵活、经济、适用,在饮用水应急处理中有重要应用。因此,粉末活性炭安全吸附过程的研究和应对水源突发污染的相关设备的研发需要深入开展。


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