在饮用水处理过程中颗粒活性炭过滤器中的颗粒特性

在饮用水处理过程中颗粒活性炭过滤器中的颗粒特性

摘要

在过滤实验中调查了水中元素的组合物和附着在颗粒活性炭表面的细菌。实验结果表明，被附着在活性炭表明的颗粒可以形成新的更大的颗粒。单独的颗粒活性炭表面吸附，可以增加了活性炭的颗粒的尺寸从5到25微米。由于元素在颗粒活性炭过滤器除去中的选择性的原因引起的颗粒的金属元素的比例增加。摩尔比例的分布表明涉及的有机和无机物质大颗粒成分复杂。有机的比例占总碳附着于颗粒40%。相比溶解的碳，有三卤甲烷有机碳颗粒形成的可能，特别是对那些尺寸大于10微米。更大的碳为了提供更多的空间和更强的附着细菌而起到了细菌的消毒防护。在25°C.下，经24小时后残余附着细菌经氯气消毒后增加到100–1000 CFU /毫升。

关键字饮用水处理、活性炭过滤器、细菌附着于碳

引言

颗粒活性炭（GAC）滤波器，作为一种深度处理工艺，用于饮用水净化（1994）。在过滤过程中，微生物降解污染物在颗粒活性炭过滤系统中被发现（Lambert等人。，1996；施雷伯等人。，1997），和细菌定植引起在水中发生改变生物颗粒活性炭过滤器（c2005，2007）。近年来，水生原生动物发现在美国和其他国家，表明浊度是作为饮用水安全控制指标（本，1997）。原生动物的发生概率与流量密度相关（＞2微米）（哈格斯海默等人，1998）。粒子的数量，尤其是那些有大小2 微米以上，提高了活性炭过滤能力（王等人，2008；朱等人。，2009）。此外，相关微生物颗粒被释放从颗粒活性炭过滤器中细菌附着在颗粒活性炭表面（彼埃尔和安妮，1997；美国，2004；林等人。，2006）。粒子的化学或细菌性能可能影响出水水质。以往的研究主要集中在微污染物质的去除一些报道上的粒子性质；，（张，2009）。在本文中，对粒径分布，元素组成和细菌进行了规模的实验研究。

此外，相关微生物颗粒被释放从颗粒活性炭过滤器细菌附着在颗粒活性炭表面很难被氯化（彼埃尔和安妮，1997；美国，2004；林等人。，2006）。因此，对粒子性质产品质量关注他的存在。粒子的化学或细菌性可能影响出水水质。以往的研究主要集中在微污染物质的去除。一些报道上的粒子性质在颗粒活性炭水净化（1994；张，2009）。在本文中，对粒径分布，元素组成和细菌附着于碳进行了大规模的实验研究。

1材料和方法

1.1采样地点

采集水样，在中国南京污水处理厂实验颗粒活性炭设备。从长江原水经混凝，沉淀和砂滤。玻璃柱，用活性炭吸附，安装后立即沙滤和最后的氯化之前。该实验原理图如图1所示。表1给出了对颗粒活性炭吸附器的设计参数。反洗过程，如表1所示，过程如下：一个初始的气水反冲洗步骤，其次是洗水。表2中列出的是采用煤炭理化指标是。。

1

图一、颗粒活性炭（GAC ）设施的实验原理

表一、对颗粒活性炭滤柱的设计参数

表二、活性炭主要平均理化指标 2实验方法

1.2.1 颗粒特性

采集水样，从颗粒活性炭滤柱分析颗粒的数量和大小分布。三个平行样品，每

50毫升的体积，测定了颗粒计数仪（美国）。仪器法测量颗粒尺寸范围从2到200

微米和总数编号从1到18000 （CNT ）／ml 。活性炭表面官能团的变化采用傅里

叶变换红外光谱（FT-IR ，avatar330，Thermo Nicolet 公司，美国）进行酸碱

滴定。使用表面积和孔径分析仪测定其表面积和多孔结构（ASAP 2020，麦克，

美国）。

1.2.2 SEM / EDS 检查

一公升的水样本是通过一个0.45 微米膜过滤器过滤（微孔）的装置过滤后的

水粒子。过滤膜，连同拦截的粒子，然后在无菌条件下自然干燥（25±1）°C

和扫描电子显微镜测定.半定量的元素组成的粒子（JSM-5610LV ，日本电子公司，

日本）通过能量色散谱（，热电公司，美国）。所有的膜样品的金属与黄金和以

前选择的第一表面面积约1平方厘米的SEM ／EDS 研究。所有的测量进行了20 kV

加速电压和微米大小的电子束随机扫描在选定的部分的表面。五十个人进行随机

扫描进行避免与随机粒子的存在的问题（，2004；凯吉斯等人。）。从这些粒子

测量实验结果记录样品元素的含量。用于分析的精度，测量每个样本一式三份和

考试进行了六次在为期6天的时间间隔。因此，测量达到900有效数据点，共十

八个样本，每个样本点从工厂。通过统计分析得到的方差是一个单元的概率颗粒

的元素组成的碳与氧的所有金属元素的摩尔比分析（奥伯多斯特，2001；inoueet 等人。，2004）。

1.2.3连接到其他细菌的活性炭

单独的高压灭菌纱布过滤器是用来过滤通过颗粒活性炭的水，由先前描述的方法制备（野营等人。，1986）。十公升的水通过网状过滤器过滤测量每个样品一式三份。然后过滤器进行无菌切半，放在一个300毫升容器中，无菌，试剂级水（Milli-Q系统；Millipore公司，美国）。每个容器大力手摇去除颗粒过滤器。纱布除去和悬浮颗粒后在2毫克/升次氯酸钠氯化为30min，4°C（pH 6.5～7）在黑暗中。这个程序能有效消除细菌和绿色不在活性炭制。一个同质化的技术被用来定量解吸的微生物的活性炭粉，如前所述，（野营等人。，1985）。脱附在R2A培养基培养的细菌在25°另外3天，细菌是用一个高分辨率扫描电子显微镜才能观察的形态（jsm-5410lv，日本电子公司，日本）。扫描电子显微镜进行了电子显微镜在实验室，在科学和技术设备研究中心，南京大学，中国。样品经2.5%戊二醛固定在0.1 mol/L磷酸盐缓冲处理。随后，对样品进行洗涤和脱水在分级系列的乙醇溶液（30%，50%，70%，90%和100%）。样品的临界点干燥，涂有铂.

1.2.4 水质分析

产品水质测定五复制样品。碳酸钙（毫克/升，计算为CO

3

2-）是由酸碱滴定分析，

而硫酸钠（毫克/升计算出的SO

4

2-），绿泥石（毫克/升，计算为CL-硝酸盐（毫

克/升，计算为NO

3

-）进行了分离子色谱法（dx-500，戴安，美国，50版电化学检测器，适用于分析柱尺寸4毫米，250毫米和阴离子抑制器—长度为4毫米超）。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP的Optima 2100DV，珀金埃尔默，美国）被用于确定金属元素的浓度，包括钾，钙，铝和硅。总碳（TC）的浓度使用总有机碳分析仪测定（离子西弗斯800，巨石作物，美国）。溶解有机物质（DOM）在产品水的分离使用XAD-8和XAD-4树脂（Supelco贝尔丰特，美国）。水样品通过XAD-8/XAD-4树脂柱，含有约2升的树脂浆，以每小时两个床体积率（4升/小时）。自然的有机小分部分：亲水性物质，疏水性的中性和疏水性物质。再对可能形成三卤甲烷（THMFP）进行测量，用标准的方法5710b（APHA，1987）。所有的样本调整pH值为7 +0.2，保护与磷酸盐液和氯化与足够的过剩量集中次氯酸钠。游离氯的残留浓度控制在3左右–5毫克/ LAT的反应期结束（需要7

天（25 2）°C）。在这个反应的最后阶段，该余氯立即淬火Na

2SO

3

和三卤甲烷

是立即进行测定。

2结果与讨论

2.1的变化在过滤周期颗粒

如图2所示，粒子的数量（＞2 微米）在颗粒活性炭过滤器组成超过从砂过滤器产品水在颗粒活性炭进水。过滤器组成颗粒的水平达到223个/毫升，5～25 微米的大小范围明显增加（图2A）。此外，在图2b中的实验结果表明，在活性炭过滤进水和E 组成粒子的相关性较低，与R值为0.22。

在组成微粒的增加是由于生物和非生物颗粒活性炭滤池中物质的积累（Lin等人。，2006）。粒子的多样性是通过在活性炭表面的捕获和偏差的相互作用决定的。最具影响力的颗粒首先被均匀附着的官能团的活性炭表面的吸附。碳的多孔表面提供颗粒积累在活性炭表面和孔隙中即使有一个积极的保护。随后，沉积的颗粒