摘要：近年來國內(nèi)出現(xiàn)的一些水源污染突發(fā)性事件，特別是松花江水污染事件、鎮(zhèn)江取水口水污染事件等，給我們自來水行業(yè)敲響了一次又一次警鐘。本文就如何利用粉末活性炭的吸附性能來提高水處理效果，以保證城市的供水安全。

　　關(guān)鍵詞：粉末活性炭投加,改善水質(zhì),納入常規(guī),水處理工藝

　　利用粉末活性炭去除水中有機物、除色、除嗅味物質(zhì)己引起水處理行業(yè)的普遍關(guān)注，活性炭顆粒能保證良好的工藝性和吸附循環(huán)的時間較短是粉末活性炭的兩大優(yōu)點。上世紀20年代美國芝加哥，就成功利用粉末活性炭與慢砂過濾工藝相結(jié)合，防預了飲用水的氯酚污染；在東普魯士也有成功利用粉末活性炭消除季節(jié)性的原水藻類異味的成功實例。

　　近年來國內(nèi)出現(xiàn)的一些水源污染突發(fā)性事件，特別是松花江水污染、鎮(zhèn)江取水口水污染事件，多次給我們自來水行業(yè)敲響了警鐘。如何利用粉末活性炭的吸附性能來提高水處理效果，保證城市供水安全這一課題被我們行業(yè)內(nèi)的人員所關(guān)注。下面就揚州自來水有限責任公司的具體實踐運用情況向大家做一簡要介紹。

　　揚州市現(xiàn)有新建及提標擴建改造的水廠目前已經(jīng)預留了深度處理工藝的空間，但個別老水廠增加深度處理的可能性較小，如何在盡量少改動當前工藝的基礎(chǔ)上控制由于突發(fā)性污染所致的污染物，確保供水安全，是我們當前研究的重點。公司自2006年開始對粉末活性炭投加工藝進行了初探，經(jīng)過一段時間的研究、實踐、總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵在于如何根據(jù)揚州市飲用水水源地的實際情況，污染物的組成，不同水源水廠不同工藝配置的特點，進行大量的室內(nèi)外試驗，尋找出相適應的投加工藝和投加碳的品種，以期建立相對經(jīng)濟、簡單易行的投加粉末活性炭工藝。

　　現(xiàn)從以下幾個方面談談?chuàng)P州水司在采用粉末活性炭投加工藝時的情況，供大家參考：

　　一、粉末活性炭投加

　　1、投加點

　　在選擇投加點時，必須考慮混合程度和處理接觸時間，盡量減少水處理藥劑對吸附的干擾。粉末活性炭的吸附過程可分為：快速吸附、基本平衡和完全平衡三個階段。快速吸附階段大約需要30分鐘，可以達到約70%~80%的吸附量，2小時可以基本達到吸附平衡，達到最大吸附容量的95%以上，再繼續(xù)延長吸附時間，吸附量的增量較小。揚州水司目前三個水源地的取水口與凈水廠均有一定的距離，粉末活性炭是采取在取水口處提前投加，夏季由于藻類繁殖速度加快，采取在原水廠適量投加高錳酸鹽、凈水廠在廠內(nèi)補充投加粉末活性炭，利用從取水口到凈水廠的管道輸送時間完成部分吸附過程，在水源水到達凈水廠前實現(xiàn)對污染物的主要去除。

　　2、投加方式

　　粉末活性炭的投加方式一般是根據(jù)投加量的多少、場地條件選取干式或濕式投加的。我們選用在取水口處采用濕投法投加粉末活性炭，及時根據(jù)水質(zhì)情況改變活性炭的投加量，應對水源突出性污染，保證水質(zhì)安全，經(jīng)過幾年來的生產(chǎn)運行，效果明顯。生產(chǎn)的同時，我們發(fā)現(xiàn)在投加粉末活性炭時需要先將炭粉投入水中攪拌成炭漿，一開始粉末活性炭都是袋裝的，把它從投料口倒入炭漿池，池內(nèi)空氣被擠出投料口，空氣夾帶黑色粉末活性炭飛揚，粉塵問題將造成操作工職業(yè)肺病及環(huán)境污染。目前我們已經(jīng)完成對其投加方式的改造，除了第三水廠可能在兩年內(nèi)關(guān)停，暫時仍采用人工投加袋裝粉末活性炭至炭漿池的工藝。

　　3、投加量

　　我公司選用的粉末活性炭為煤質(zhì)碳，質(zhì)量指標為200目，碘值>950mg/L，亞甲蘭值180，比表面積800-1200m2/g，經(jīng)多次試驗比對，發(fā)現(xiàn)最佳投加量為10mg/L時，藻類、CODMn去除效果較好，目前其市場價格4000-5000元/噸，正常使用后每噸水制水成本約提高0.10元，但投加之后，濾后水濁度、千噸水礬耗、千噸水氯耗、出廠水各項指標都有明顯下降。目前各原水廠按照8小時工作制，每班調(diào)配一池炭漿。

　　二、投加粉末活性炭在多方面明顯改善水質(zhì)

　　(1)經(jīng)過試驗比對，投產(chǎn)使用，證明投加粉末活性炭對去除色度有明顯效果。色度的去除可達70%。色度低表明去除有機物的效率高，除鐵、錳的效果好。但去除色度的效果并沒有和投加活性炭量成正比。

　　(2)投加粉末活性炭對去除嗅味有明顯效果。目前臭味的檢測一般是用人的感官去鑒定。然而除臭是粉末活性炭去除污染物的一個重要的綜合評價指標，也是供水行業(yè)目前面臨的確保飲用水安全的極其重要、難度相當大的感官指標。由于致臭物質(zhì)的動態(tài)性和不確定性，臭味的定量分析不易進行。揚州萬福原水廠取水口在上游萬福閘開閘泄洪期間水質(zhì)較差，主要表現(xiàn)為有機物和氨氮增高，并有異味出現(xiàn)，關(guān)閘后藻類大量繁殖。實踐證明，使用之后我公司近年來未收到一起因水中有異味引起的水質(zhì)投訴。

　　(3)投加活性炭有助于去除陰離子洗滌劑。國內(nèi)外化工行業(yè)早已有利用粉末活性炭，來凈化去除工業(yè)廢水中的洗滌劑的工藝。這也是粉末活性炭去除較大分子合成有機物的一個評價指標。萬福閘下游取水口800米處有一排澇站，排澇期為五月至十月，其生活污水排入江中，可能影響水質(zhì)。過去我們通過加大絮凝劑投加量，濾前加氯等方法來控制出廠水質(zhì)，現(xiàn)在采取投加粉末活性炭工藝后，礬耗、氯耗雙雙下降，且出廠水水質(zhì)穩(wěn)定、有保障。

　　(4)投加活性炭有助于對藻類的去除。投加粉末活性炭能阻隔藻類的光吸收，同時在濁度較低的水源中有明顯的助凝作用，有助于在混凝沉淀中去除藻類。然而是在混凝前還是混凝后投加，我們做了試驗，結(jié)果表明：就揚州目前的水源水質(zhì)而言，在混凝前投加粉末活性炭，沉淀出水濁度低于混凝后投加粉末活性炭沉淀水濁度，投加粉末活性炭后增加了水中顆粒數(shù)量可以作為混凝劑的晶核，提高了混凝效果，投加10-20mg/l粉末活性炭后，藻類的去除在83%左右，同時發(fā)現(xiàn)混凝前投加粉末活性炭對氨氮、TOC、礦物油的去除率相對要高一些。目前我公司在應用投加粉末活性炭、堿式氯化鋁助凝、高錳酸鉀預氧化的聯(lián)合協(xié)同作用方面很成功，控制沉淀池出水濁度在1NTU以下，藻類的去除率可高達95%-98%。

　　(5)投加粉末活性炭使化學需氧量(CODmn和CODcr)､五日生化需氧量(BOD5)大大降低，這些與水體有機污染程度密切相關(guān)的表征指標的下降，表明了粉末活性炭對水體有毒有害物質(zhì)的去除程度。實踐證明投加10-20mg/l粉末活性炭后，對CODMn的去除在50%左右。

　　(6)投加粉末活性炭對酚類的去除有良好的效果。我公司目前已將粉末活性炭投加工藝納入常規(guī)水處理工藝流程。根據(jù)水質(zhì)中心試驗及在各水廠的應用經(jīng)驗，認為在原水揮發(fā)性酚在0.005mg/L以下，投加粉末活性炭20mg/L以下，可以有效地去除；若原水揮發(fā)性酚在0.005mg/L以上，0.01mg/L以下，可明顯減低出廠水揮發(fā)性酚含量;但原水揮發(fā)性酚大于0.01mg/L時，單靠投加粉末活性炭，難以得到良好的去除效果。粉末活性炭對酚類的去除效果，是綜合評價吸附能力的重要指標，對于酚類污染嚴重的水體尤為重要。2011年鎮(zhèn)江水司的取水口遭遇韓國籍輪船泄露苯酚污染，當時該水廠并未將粉末活性炭投加工藝納入常規(guī)處理工藝流程，而水源受到污染的時間又是在凌晨三點中左右，工作人員反應也較遲，故而造成巨大影響。

　　(7)投加活性炭粉對出水濁度的影響。投加活性炭后由于活性炭比重大，并具有良好吸附性能，吸附在絮狀物上，增加絮狀物的比重，使水中相當部分有機物得到去除，具有良好的助凝性能。對于濁度低，絮狀物由于有機膠體過多而輕浮的水體，助凝效果較顯著。投加粉末活性炭后，沉淀池、濾池出水濁度大幅度下降，自來水水質(zhì)大幅度提高。沉淀池出水濁度下降近60%，出廠水出水濁度下降近70%。但粉末活性炭投量大時，會發(fā)生微小碳粒穿透濾池的現(xiàn)象，影響出水濁度，所以當投加量大時，要嚴格控制好濾速和濾池出水濁度，穿透濾池的粉末活性炭數(shù)量這一指標可以通過顆粒計數(shù)器來測定。

　　(8)另有資料表明投加粉末活性炭對去除水體致突變有機物效果明顯。某水廠水源常年致突變試驗呈陽性，常規(guī)處理加氯消毒后致突變性一般會增加；投加粉末活性炭后，首次出現(xiàn)出廠水致突變?yōu)殛幮浴Ｎ蚁脒@不得不歸功于粉末活性炭對有機污染物的有效去除，從而證明投加粉末活性炭，是常規(guī)工藝改善飲用水水質(zhì)的簡捷途徑。

　　三、結(jié)束語

　　總之，我認為投加粉末活性碳后，水體相當部分有機物得到有效去除，水體中膠狀物質(zhì)含量明顯減少，表面粘度大幅下降，穩(wěn)定性被破壞。粉末活性碳吸附在絮凝物上，有利于絮體的架橋，能改善絮體的結(jié)構(gòu)。所以對濁度較低、污染較重的水體，投加粉末活性炭除有良好的去除有機污染能力，同時還具有良好的助凝作用，使出水水質(zhì)得到大幅度提高。是一種投資相對小、收效快，尤其是對于規(guī)模較大的老舊水廠，是處理污染水源的一種可靠的凈化工藝，是可以將之納入日常給水處理工藝的有效措施。

　　我希望通過自己對粉末活性炭投加問題的探討研究，能夠拋磚引玉，引起廣大的專家、同行去關(guān)注這一經(jīng)濟有效的處理工藝，能否被接受并納入常規(guī)水處理工藝流程，最終達到促進我國給水處理常規(guī)工藝流程不斷發(fā)展和完善，推動供水水質(zhì)提升，切實保障出廠水水質(zhì)達到GB5749-2006的各項水質(zhì)指標要求，造福于民。

　　本文選自國家級期刊《農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展》，《農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展》雜志創(chuàng)刊于1984年，農(nóng)業(yè)部主管、農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所與中國農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護協(xié)會聯(lián)合主辦的國家級綜合指導類科技期刊，為中國農(nóng)業(yè)核心期刊。傳播農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展新思想、新觀點、新方略，倡導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)民生活、農(nóng)村生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展理念，多視角、多層次、多學科地反映食品安全與健康、資源開發(fā)與利用、環(huán)境污染與防治、農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)與農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟等熱點問題，直接面向農(nóng)業(yè)、環(huán)保、食品、能源、衛(wèi)生等領(lǐng)域的科研、教學、生產(chǎn)、管理、技術(shù)推廣人員與大眾讀者。