目前,以去除水體顆粒物和細(xì)菌為主要目的的常規(guī)處理工藝仍是我國(guó)大多數(shù)水廠的主導(dǎo)工藝。據(jù)2008~2009年住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部對(duì)4457個(gè)水廠設(shè)施運(yùn)行狀況的調(diào)查,75%的地表水源水廠使用常規(guī)處理工藝,23%的水廠采用簡(jiǎn)易處理或者未經(jīng)處理,采用可以有效去除多種污染物的深度處理的水廠僅為2%左右。但隨著GB5749-2006標(biāo)準(zhǔn)的貫徹和實(shí)施,在水源水質(zhì)污染日益加劇的今天,傳統(tǒng)的常規(guī)工藝難以有效去除化學(xué)耗氧量(CODMn)、氨氮、微量有機(jī)物、致病原蟲(chóng)等污染物,無(wú)法解決水源污染與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提高之間的矛盾,更難以有效應(yīng)對(duì)突發(fā)性水源污染事件?,F(xiàn)有凈水廠采用的傳統(tǒng)常規(guī)工藝,很難有效去除形成臭味、色度和CODMn的有機(jī)化合物,這些有機(jī)化合物不僅造成臭味和色度等感官指標(biāo)不達(dá)標(biāo),還會(huì)干擾人體內(nèi)分泌系統(tǒng)的正常工作,對(duì)廣大人民群眾的生活安危和健康形成了嚴(yán)重威脅。因此活性炭(AC)吸附成為有效去除上述污染物的、十分重要而且切實(shí)可行的給水深度處理工藝。另外,除相當(dāng)一部分以地表水為水源的凈水廠,都面臨增加活性炭吸附工藝的迫切需求外,作為應(yīng)對(duì)水污染突發(fā)事件(如松花江硝基苯污染事件,無(wú)錫藍(lán)藻暴發(fā)事件,蘭州水污染事件、武漢水污染事件)的應(yīng)急預(yù)案,大部分以地表水為水源的凈水廠都采用投加粉末活性炭(PAC)措施。
1. 凈水活性炭種類
我國(guó)生活飲用水凈水用活性炭的品種主要有以下幾種。
1.1 原煤破碎活性炭
1.1.1 活化無(wú)煙煤
活化無(wú)煙煤也叫煤粒子炭,寧夏、內(nèi)蒙等地區(qū)的無(wú)煙煤經(jīng)過(guò)破碎后,直接活化而得,通常稱為活化無(wú)煙煤。這種產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜,缺點(diǎn)是堆重較重,碘吸附值(文中統(tǒng)稱碘值)小于900mg/g,亞甲藍(lán)吸附值(文中統(tǒng)稱亞甲藍(lán)值)小于135mg/g,孔隙分布比φ1.5mm的圓柱活性炭更狹窄。
1.1.2 煙煤活性炭
它是煙煤(主要是大同弱粘煤)破碎后,經(jīng)炭化、活化而得。這種炭的吸附性能較高,碘值可達(dá)1000mg/g以上,亞甲藍(lán)值也可達(dá)到200mg/g,但是孔隙分布仍有原煤結(jié)構(gòu)的局限性。
它與活化無(wú)煙煤有共同的缺點(diǎn):水中的漂浮率較高,再生獲得率較低。
1.2 Φ1.5mm的圓柱狀活性炭
通常為無(wú)煙煤(目前主要是寧夏、內(nèi)蒙古的太西煤)經(jīng)磨粉,加入粘結(jié)劑混捏成型后,炭化、活化而得。因其粒徑為φ1.5mm,人們亦稱之為“15炭”。碘值可達(dá)1000mg/g,亞甲藍(lán)值小于等于180mg/g。這種炭的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度好,浮灰低,再生得率較高;缺點(diǎn)是活性炭為圓柱狀,外表面光滑,不利于微生物附著和繁衍;同事孔隙分布范圍較窄,不利于去除水中較大分子污染物。
1.3壓塊(片)破碎活性炭和圓柱破碎活性炭
這兩種類型產(chǎn)品的共同點(diǎn)是:它不是單一煤種的制品,而是用配煤(將孔隙結(jié)構(gòu)不同的煤種按一定比例混合,甚至可能添加一些改變孔隙分布的化學(xué)藥劑)經(jīng)磨粉、成型、炭化、活化、破碎、篩分而得。這種產(chǎn)品的孔隙分布比較合理,強(qiáng)度(耐磨度)高,且利于再生。
1.4粉末狀活性炭
生活飲用水凈化用粉末狀活性炭通常分為200目(90%以上通過(guò)200目篩網(wǎng))和325目(90%以上通過(guò)325目篩網(wǎng))。兩個(gè)規(guī)格,從用量和經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā),主要選用煤質(zhì)氣體法粉末狀活性炭。根據(jù)原料來(lái)源,粉末狀活性炭是將各種活性炭的篩下物經(jīng)磨粉而得,其中壓塊(片)破碎炭、圓柱破碎炭和煙煤活性炭制造的粉末狀活性炭,比圓柱狀活性炭和活化無(wú)煙煤制造的粉末活性炭碘值和亞甲藍(lán)值要高。
2.凈水活性炭的技術(shù)指標(biāo)
2.1碘值(I值)
顆?;钚蕴俊?50mg/g;粉狀活性炭≥900mg/g。
2.2亞甲藍(lán)值(MB值)
顆?;钚蕴俊?80mg/g;粉狀活性炭≥150mg/g。
亞甲藍(lán)值是活性炭孔隙結(jié)構(gòu)中次微孔(0.6-0.7nm≤R≤1.5-1.6nm)的發(fā)達(dá)程度,就飲用水凈化而言這項(xiàng)指標(biāo)是關(guān)鍵的,亞甲藍(lán)吸附值高,則脫臭效果就好。微孔分為細(xì)微孔和次微孔,吸附主要在細(xì)微孔(R≤0.6-0.7nm)和次微孔內(nèi)進(jìn)行,大于微孔的孔隙是中孔(1.5-1.6nm≤R≤100-200nm)。
2.3酚值
顆?;钚蕴俊?5mg/L;粉狀活性炭≤25mg/L。
2.4強(qiáng)度(耐磨性能)
標(biāo)準(zhǔn)CJ/T345-2010中規(guī)定強(qiáng)度值:顆粒活性炭≥90%
目前活性炭采用國(guó)標(biāo)GB/T7702.3-2008中規(guī)定的篩盤法來(lái)測(cè)定產(chǎn)品的強(qiáng)度
3. 凈水廠常用的活性炭規(guī)格
生活飲用水凈水廠用煤質(zhì)活性炭規(guī)格主要是:
φ1.5mm圓柱狀活性炭;8目×30目、12目×40目、30目×60目破碎活性炭;200目粉末狀活性炭。
CJ/T345-2010《生活飲用水凈水廠用煤質(zhì)活性炭》技術(shù)指標(biāo)