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吉建斌

 
 
 

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煤质活性炭的工业制造及应用知识培训教程(11)  

2017-11-20 17:02:02|  分类: 活性炭产业 |  标签: |举报 |字号 订阅

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编写:吉建斌(2004年)

第五讲:水处理用煤质活性炭

水处理是活性炭最重要的应用领域,应用历史最早,应用技术最成熟。中国生产的煤质活性炭产品总量中,约80%都是用在了水处理行业。

使用活性炭的水处理行业又可细分为自来水处理(包括普通自来水生产及纯净水制造)、城市生活污水的深度净化处理、和工业产业废水的净化处理等。煤质活性炭因价格相对低廉、可大规模制造等优势,在水处理领域一直独占鳌头。

我国是世界上严重缺水的国家之一,据统计,目前全国669座城市中有近400座常年供水不足,其中又有100个属于严重缺水城市,水危机已成为影响经济健康发展及社会稳定的战略性问题。另一方面,因人类活动造成的水质污染程度已相当严重,全国境内的主要河流及湖泊等水源地中,至2003年7月已有95%左右遭受油程度的污染,其中有70%左右属重度污染,另外,地下水水质污染程度也已十分严峻,饮用水的卫生和安全问题已成为刻不容缓、需政府部门紧急应对的重大事务之一。据自来水处理业内人士估计,到2010年,我国新建和扩建的自来水厂总投资额将达2500亿元人民币【19】

目前国内的城市污水大约有60%未经任何处理而直接排放,即便是处理了的也只有20%左右能达到国家规定的二级排放标准,严重威胁着饮用水的水质。为此,中国政府在“十五规划”中明确提出,到2010年,大城市的污水处理率必须达到80%,中小城市达到60%,为达到此标准,预计在未来10年内,与污水处理相关的投资将达3000亿元人民币【19】

另外,2002年3月,原国家计委在新公布的《外商投资产业指导》中已明确中国的城市供排水将全面对外开放,国际三大水务巨头——法国苏伊士、威立雅和英国泰晤士已开始进入中国的水务行业,其它的国外大型涉水企业如日本的丸红一道、英国安格利水务、国泰国际集团、澳大利亚汇津中国(香港)水务、麦克唐纳水与环境公司、以及香港长江基建等公司也已与国内的水务企业开始接洽,这些国外水务公司的介入必将促进我国的水处理技术水平的进一步提高【19】

巨大的市场机遇和国际先进技术的逐渐引入,我国的水处理行业已成为国际化的投资热点之一,必然会带动活性炭企业的进一步繁荣,据活性炭业内人士估计,到2010年,我国的水处理活性炭产品年需求量将达25万吨左右,如此巨大的市场容量势必刺激活性炭制造业的飞速发展,同时引发更激烈的市场竞争。

为了抓住即将到来的机遇,并迎接新技术的挑战,活性炭制造业应更加深入地了解水处理技术现状及活性炭在其中的应用方法。这是我们将水处理用煤质活性炭做为单独一讲内容的主要出发点。

本讲内容编排次序依次为:自来水处理;城市生活污水处理;产业废水净化。

一、自来水处理

与发达国家如美、日、欧共体相比,我国关于生活饮用水卫生标准的法制体系建设是比较落后的。目前仍有法律效力的GB5749-85中仅规定了四类指标共35个子项,即使在原国家建设部颁布的最新推荐指标体系《城市供水行业2000年技术进步发展规划》中,对一类水司的水质指标也才88项,远少于发达国家120?135项的指标总数,另外,指标限值也比发达国家宽松得多。突出表现为对饮用水中的“三致”(致畸、致癌、致突变)物的强制性指标体系的建立严重滞后。

饮用水中“三致”物主要包括:(1)重金属离子如铜、锌、汞、镉、铬离子等;(2)可与卤素化合物(主要是氯,常用作水处理消毒剂)反应生成有毒“三致”卤代物的有机质(称为消毒副产物先质,简称DBPs先质)如低分子量的碳水化合物、氨基酸、蛋白质、脂肪及较高分子量的腐殖质等;(3)臭氧消毒灭菌副产物如甲醛、丙酮醛等有机副产物及溴酸盐等无机副产物;(4)天然水体中含有的有毒微生物;(5)天然水体中含有的放射性元素;(6)受污染饮用水源中含有的有毒人工合成化合物如农药等。

随着我国综合国力的逐步提高,尤其是城市分质供水规划的分类实施,目前国内水处理研究热点之一是饮用水中卤素DBPs先质、含卤DBPs、臭氧消毒副产物的去除,以期提供优质饮用水。在这些热点研究领域中,活性炭吸附剂及相关应用技术备受关注。

1、粉状活性炭(PAC)

粉状活性炭是最古老的水处理吸附剂之一。迄今为止共有五种应用方法【1,7,8】

(1)在常规水处理工艺中投加PAC

常规水处理工艺有三个主要工序——混凝、沉淀和过滤。PAC的投加点有混凝前、与混凝操作同时进行、沉淀之后、砂滤之后等几种,一般用于突发性水质恶化时临时投加PAC以保证出水水质。

上海市自来水公司乐林生等针对长江水源中污染物的种类和含量特点,根据该市水处理厂的常规净化工艺,进行了PAC不同投加点的对比试验,研究表明,在原水进入水厂之后经ClO2消毒,然后投加15?20mg/L粒径10?50?m的PAC时,处理效果最理想,投加点应位于快速混合处,且应与混凝剂矾同加。

香港沙田和北港两座净水厂在混合池之前加氯消毒杀菌后,同时投加石灰混凝剂、聚合硫酸铝絮凝剂和PAC进行混凝、吸附处理,再经沉淀、砂滤,最后进行二次加氯消毒、石灰乳调pH、添加少量氟化物,出水可直接饮用【3】

松花江水源在冬季冰封时期是水污染较严重、较难处理的时期,原水厂处理工序为:原水中投加聚合铝混凝剂,在管道混合器中混合,进入网格反应池,再经斜管迷宫式沉淀池沉淀,进入无阀滤池后加氯消毒,然后出水。陈忠林等【4】在此基础上,将一定浓度的KMnO4溶液加入管道混合器,同时在网格反应池中投加一定量的PAC,试验结果表明,源水中的有机污染物部分被氧化剂氧化,部分被氧化反应中间产物水合氧化锰吸附沉淀,其余部分则被PAC吸附,两种技术联用,具有协同作用效果,水中致突变物质几乎被完全去除。

水中孳生的藻类(尤其是蓝藻和绿藻,均为放线菌)和其它水生动植物的代谢或分解产物可使水产生强烈嗅味,运用常规处理工艺去除嗅味的效果非常差。法国某公司开发了Cristal工艺,在沉淀工序之前投加PAC吸附水中有机物、农药残留物和水中产生嗅味的化合物,再用0.01?的中空超滤膜去除水中的悬浮颗粒、胶体颗粒、细菌和病毒,该工艺的主要目的是去除藻类造成的嗅味,同时脱除大部分“三致”物质。该工艺已在巴黎市Vigeneus-Seine水厂成功应用【5】

在常规水处理工艺中投加PAC,必须设法消除PAC的自凝聚结团趋势,否则将直接影响PAC的吸附能力发挥,造成水处理成本的无谓上扬或处理效果不理想。曹达文等【6】经研究提出PAC的强制分散投加工艺:将适量的PAC和水制成浓度3?5%的炭浆,用输送泵送至高位炭浆池,经投加计量器计量,再用水泵混合加压,强制分散,其中炭浆调配装置和高位炭浆池需保持连续搅拌(强度1?1.5kW/m3);炭浆的输送流速以1.5?2.0m/s为宜;采用离心式水泵抽吸加压使投加的炭浆与部分原水被水泵抽吸混合后经一个特制的扩散器经淹没式多层小孔喷射法,使混合炭浆再与水体混合,达到瞬间分散均匀的目的。

 

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关光(先生):北京北宇机械设备有限公司,18001368585

吉建斌(先生):18603463183,jzhx928@163.com

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