鞏義市元杰凈水材料有限公司
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目前，在給水、排水的處理過程中，主要使用的粉末活性炭類型包括木質、煤質活性炭。木質活性炭孔隙半徑較大，煤質活性炭一般具有大量的中孔。有機物要被活性炭大量吸附，必須進入活性炭空隙內部。一般認為活性炭孔隙尺寸應大于被吸附分子尺寸的3倍，被吸附分子才能比較順利地進入活性炭孔隙內。但是，孔隙尺寸大的活性炭，孔隙比表面積小，其吸附容量比較小。試驗主要研究粉末活性炭在污水深度處理過程中的應用，利用不同規格的粉末活性炭對污水進行小試，通過控制投加量，記錄不同類型活性炭的吸附效果，分析在實際生產中向高效沉淀池投加粉末活性炭的可行性。
1 試驗方法
1.1 活性炭種類的確定
目前，國內評價活性炭大多采用碘值、亞甲藍值等指標。但在工程實踐上，不僅需要考慮粉末活性炭的總吸附比表面積，還要判斷粉末活性炭顆粒內部的孔徑分布是否容易達到快速吸附、使用過程中粉末活性炭是否達到吸附平衡。此次試驗選取 5種不同類型的活性炭進行試驗，主要規格如表 1 所示。
1.2 試驗原水的選取及粉末活性炭投加量
對濰坊某污水處理廠（以下簡稱 G 污水廠）二沉池出水進行試驗，粉末活性炭投加量為 15~100 mg／L，跨度較大，以便充分研究粉炭投加量對處理效果的影響。
2 試驗步驟
模擬實際工藝的吸附及混凝沉淀，步驟如下。
（1） 取二沉池出水（以下稱原水），檢測濾后COD、TP。
（2）將 1 L 原水置于數個 1 L 的燒杯中。
（3）以活性炭投加量為變量，向各個燒杯中投加不等量的粉末活性炭，投加完成后，攪拌 30 min，攪拌期間保證燒杯內活性炭處于懸浮狀態，使活性炭充分吸附水中的污染物質，同時設空白樣做對比試驗。
（4）30 min 后，向各燒杯中加入混凝劑（混凝劑種類及投加量以廠內日常實際投加量為準），快速攪拌 1 min，使水中的膠體物質脫穩。（5）向各燒杯中加入配置成溶液的絮凝劑（試驗中使用陰離子 PAM，投加量以廠內日常實際投加量為準），慢速攪拌 10 min，將混凝劑凝聚成的小顆粒絮集成大顆粒后再靜沉 30 min。（6）取上清液過濾，檢測 COD、TP。
3 試驗數據及分析
3.1 A#、B#、C# 型號活性炭
G 污水廠使用表 1 中 A#、B#、C# 這 3 種型號的粉末活性炭，結果如表 2 所示。
對比只投加 PFC 和 PAM 的試驗，隨著活性炭投加量的增加，COD 濃度逐漸降低，且基本呈線性關系。試驗中最高效率的吸附量為 A# 活性炭，平均吸附 1 單位 COD 需 8.8 單位的活性炭，如圖 1 所示。TP 方面，因混凝沉淀后污水中 TP 僅有 0.05 mg ／ L左右，隨著活性炭的投加，TP 略有下降，但并不明顯，如圖 2 所示。
3.2 D#、E# 型號活性炭
使用 D#、E# 活性炭對 G 污水廠二沉池出水進行試驗，結果如表 3 所示。
此次試驗，除更換活性炭種類外，調整活性炭的投加梯度為 25、50、100 mg ／ L，以觀察活性炭投加量增大時的吸附效果。同時，還增加了對二沉池出水直接單獨投加活性炭的試驗。如圖 3 所示，在常規投加混凝劑和絮凝劑的試驗中，兩種活性炭效果相近，且隨著活性炭投加量的增加，COD 的吸附基本呈線性下降，平均去除 1單位 COD 需要活性炭 7.38 單位。在只投加活性炭的試驗中，兩種活性炭效果基本完全一致，靜沉 30 min 后仍有大量活性炭粉末無法自然沉降。COD 隨著活性炭投加量的增大而減小，平均去除 1 單位 COD 需 8.5 單位的活性炭。對TP 略有吸附效果，但不隨著活性炭投加量的增加而降低。
同時，以 D# 活性炭為例，相關性如表 4 所示
由表 4 可知，PFC、PAM、活性炭同時投加時，去除的 COD 略高于以上兩者單獨投加時去除 COD 的和，其他幾組數據同樣表現出這種規律。說明，此次試驗中，混凝沉淀去除的 COD 與活性炭吸附的COD 是相互獨立的。4 結論通過以上對 G 污水廠二沉池出水的小試，得出以下結論。
（1）不同類型的活性炭吸附效果有所差異，在相同的反應時間下吸附效率不同，因此，在使用活性炭工藝時必須通過小試試驗選取合適的活性炭種類。
（2）粉末活性炭對 COD 和 TP 均有一定的吸附效果，但其主要作用還是體現在 COD 的吸附上，對TP 的吸附效率較低。若想通過投加活性炭來降低TP 指標，成本較高，不如通過調整混凝沉淀工藝來提高 TP 的去除效率。
（3）在一定的水質和活性炭選型條件下，出現混凝沉淀去除的 COD 與活性炭吸附的 COD 互斥的情況。此時，混凝沉淀去除的膠體物質是難以被活性炭吸附的，活性炭吸附的 COD 也是難以通過混凝去除的。粉末活性炭的比表面積一般在 500~1 200 m2／ g，對應的黃腐酸（天然水體中有機物的裂解產物）吸附量為 400~700 kg ／ t[3]。而在小試試驗中，以去除1 單位 COD 平均消耗 7.4 單位活性炭的效率計算，其吸附量為 135 kg ／t，并未達到飽和，說明試驗水中仍存在難以被該種活性炭有效吸附的 COD 成分，吸附反應時間延長，活性炭可能還有進一步吸附的空間。
關鍵詞：
污水處理活性炭,活性炭,粉末活性炭,椰殼活性炭,柱狀活性炭,凈水活性炭,聚合氯化鋁,聚丙烯酰胺,濾料,石英砂