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活性炭國(guó)家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

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活性炭去除飲用水中的痕量有機(jī)污染物
文章作者:韓研網(wǎng)絡(luò)部 更新時(shí)間:2021-1-7 16:39:19

  活性炭去除飲用水中的痕量有機(jī)污染物

  自來(lái)水廠主要處理含高達(dá)70%河岸濾液的原水,用于飲用水生產(chǎn)。一般的過(guò)濾可以通過(guò)生物降解和土壤吸附來(lái)消除有機(jī)污染物。但是,某些有機(jī)微污染物(例如痕量有機(jī)污染物)從河流進(jìn)入下游的水庫(kù)也是飲用水處理廠的原水(此處稱為原水)。因此為了維持水質(zhì)需要去除這類污染物,本次我們使用特制的活性炭來(lái)進(jìn)行研究測(cè)試,對(duì)水廠處理流程中的改善來(lái)降低污染物的指標(biāo)并改善水質(zhì)。

  活性炭在自來(lái)水廠的應(yīng)用

  用于飲用水生產(chǎn)的活性炭已在工業(yè)規(guī)模上用于大部分自來(lái)水廠;钚蕴砍巳コ菢O性化學(xué)物質(zhì),氣味,異味和色素外,在消除痕量有機(jī)污染物也引起了關(guān)注。盡管吸附是一個(gè)眾所周知的過(guò)程,但要事先詳細(xì)預(yù)測(cè)單個(gè)污染物的突破行為,仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。實(shí)質(zhì)上,這是由天然有機(jī)物的存在來(lái)解釋的,該天然有機(jī)物與痕量有機(jī)污染物作為背景物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn),并改變了活性炭的表面特性。痕量有機(jī)污染物分為三類:多氟脂肪族化合物,農(nóng)藥和代謝物,除揮發(fā)物外,還檢測(cè)了亞​​硝胺和氨基聚羧酸。因此,需要進(jìn)一步的研究以獲得關(guān)于在水廠所采用的操作條件下不同痕量有機(jī)污染物的去除效率的信息。隨后,在這種情況下考慮了某些問(wèn)題:優(yōu)先去除非極性/疏水性物質(zhì),痕量有機(jī)污染物和本底天然有機(jī)物競(jìng)爭(zhēng)性吸附到活性炭上,隨著操作時(shí)間的延長(zhǎng),活性炭的吸附能力不斷降低,通過(guò)增加過(guò)濾速度或減少空床接觸時(shí)間來(lái)減少滯留時(shí)間等。

  測(cè)試中的工廠內(nèi)結(jié)構(gòu)

  半技術(shù)試驗(yàn)工廠安裝了電氣安裝,工廠控制和數(shù)據(jù)管理。中試工廠由兩條處理線活性炭和反滲透膜(參見(jiàn)圖1)組成,具有17個(gè)采樣點(diǎn)。充氣后的原水通過(guò)增壓泵2.1.1和2.1.2從儲(chǔ)水箱(3.1)連續(xù)泵出。將痕量有機(jī)污染物(3.2)注入標(biāo)有2.2.1和2.2.2的泵的吸入側(cè),以確保適當(dāng)?shù)臎_洗混合和良好的分散性。加水后的水以平行模式通過(guò)無(wú)煙煤砂濾池以及隨后的活性炭(線1)和反滲透膜(線2)。每月對(duì)粒子過(guò)濾器進(jìn)行反沖洗。為了測(cè)試紫外線消毒在反滲透膜之前作為減少生物結(jié)垢的附加預(yù)處理步驟的效果,在活性炭砂濾池的下游操作了紫外線裝置(1.1.1)。反滲透膜管線的進(jìn)料通過(guò)兩個(gè)濾筒過(guò)濾器進(jìn)行預(yù)處理,兩個(gè)濾筒過(guò)濾器依次安裝了80和5μm的標(biāo)稱截止值。

  圖1:所用中試工廠的示意圖,其中包括兩條處理線活性炭(線1)和反滲透膜(線2),紅點(diǎn)代表采樣點(diǎn)。

  使用活性炭去除飲用水中的痕量有機(jī)污染物受各種操作參數(shù)的影響,例如,比流量和空床接觸時(shí)間,這些參數(shù)受流速控制。由于在整個(gè)測(cè)試期間使用的空床流速恒定為10m/h,因此考慮了活性炭的比流量,因此考慮了基于三種情況(即低,中和高比吞吐量)的去除效率。出于邏輯原因,活性炭的測(cè)試時(shí)間有區(qū)分。然后更新活性炭,并以較低的比重進(jìn)行了另外兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。值得一提的是,在實(shí)際的飲用水處理廠中,每千克活性炭最多可使用18m³/kg的處理水,這是活性炭的短運(yùn)行時(shí)間。

  通過(guò)活性炭工藝去除痕量有機(jī)污染物

  在活性炭處理過(guò)程中痕量有機(jī)污染物的去除值,根據(jù)活性炭的比重增加對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。通常,活性炭對(duì)大多數(shù)痕量有機(jī)污染物表現(xiàn)出顯著的去除性能,包括反滲透膜無(wú)法適當(dāng)保留的物質(zhì),例如DCM,DCE,BTA和TCM。另一方面,活性炭無(wú)法如預(yù)期那樣去除鹽分,這反映在原水和加工/處理后水的可比電導(dǎo)率中。不過(guò),總體而言,活性炭操作比反滲透膜所需的能源少。活性炭的壓降低于<1bar,其去除值通過(guò)改變活性炭填充而變化。通過(guò)增加活性炭過(guò)濾的運(yùn)行時(shí)間,可以觀察到去除率從81%降低到50%(第二次填充)和70%降低到93%(第一次填充)。因此,差異可能與兩種交流電荷之間的差異以及采樣和分析誤差有關(guān),這些誤差在某種程度上通過(guò)首次填充的兩次測(cè)量得到了記錄。對(duì)于二甲雙胍,發(fā)現(xiàn)在特定負(fù)載下去除率從63%到97%發(fā)生了非系統(tǒng)性變化。使用純凈的活性炭,沿過(guò)濾器深度觀察到大多數(shù)痕量有機(jī)污染物的濃度分布降低(去除趨勢(shì)增加參見(jiàn)圖2)。

  圖2:活性炭過(guò)濾器中痕量有機(jī)污染物的深度依賴濃度曲線。

  活性炭過(guò)濾飲用水

  考慮到活性炭過(guò)濾中痕量有機(jī)污染物的去除,圖2中顯示了深度相關(guān)的濃度曲線。這種與時(shí)間有關(guān)的行為被認(rèn)為是活性炭過(guò)濾處理的不利條件?梢酝ㄟ^(guò)串聯(lián)使用兩個(gè)活性炭過(guò)濾來(lái)解決,這在一般的飲用水處理廠中并不常見(jiàn)。在高比通量下大量吸收可吸收物質(zhì)的情況下,可能會(huì)釋放出弱吸收物質(zhì),從而導(dǎo)致飲用水被痕量有機(jī)污染物污染。我們還發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)將反滲透膜滲透液和經(jīng)過(guò)活性炭過(guò)濾處理的旁路混合以產(chǎn)生硬度可調(diào)且痕量有機(jī)污染物含量降低的飲用水來(lái)維持礦質(zhì),這些飲用水可以滿足常見(jiàn)的飲用水準(zhǔn)則。因此,反滲透和活性炭可以協(xié)同提高痕量有機(jī)污染物的去除率,并可能改善飲用水。

  經(jīng)過(guò)我們長(zhǎng)期的測(cè)試與研究發(fā)現(xiàn)根據(jù)特定的需求,活性炭和反滲透的并行操作可能是合適解決方案。在這種情況下,一種方法的缺點(diǎn)會(huì)被另一種方法的優(yōu)點(diǎn)部分抵消,例如,活性炭過(guò)濾子流對(duì)滲透液進(jìn)行必要的鹽化,這會(huì)導(dǎo)致混合水具有中等硬度。當(dāng)要同時(shí)降低痕量有機(jī)污染物和硬度時(shí),這一點(diǎn)特別重要。如果您還有什么需要了解的,請(qǐng)立即咨詢我們,我們有自己的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室和科研人員可以給您提供技術(shù)支持。

文章標(biāo)簽:椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質(zhì)活性炭,木質(zhì)活性炭,蜂窩活性炭,凈水活性炭.

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