煤基活性炭在饮用水处理中的应用现状及发展趋势——梅胜权

㊀第24卷增刊1

洁净煤技术

Vol.24㊀Supp.1㊀㊀2018年

8月

Clean Coal Technology

Aug.㊀

2018㊀

煤基活性炭在饮用水处理中的应用现状及发展趋势

梅胜权,陆晓东,申甄华

(神华新疆能源有限责任公司活性炭分公司,新疆乌鲁木齐㊀830027)

摘㊀要:阐述了煤基活性炭的特性及其吸附机理,分析了粉状活性炭和颗粒状活性炭在饮用水处理方面的应用优势,指出单纯使用活性炭难以去除水中的大分子有机污染物,活性炭吸附组合工艺已经成为水处理行业中的发展趋势,臭氧+生物活性炭组合工艺是目前最重要的水处理工艺,我国大部分自来水厂的深度水处理均采用该组合工艺,该工艺可以有效去除水中有机污染物,并预测煤基活性炭及其组合工艺将是未来饮用水深度处理发展方向㊂关键词:煤基活性炭;水处理;臭氧;生物活性炭

中图分类号:TQ424．1㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1006-6772(2018)S1-0076-04

Status and development trend of coal -based activated carbon

in drinking water treatment

MEI Shengquan,LU Xiaodong,SHEN Zhenhua

(Activated Carbon Branch of Shenhua Xinjiang Energy Co.,Ltd.,Urumqi ㊀830027,China )

Abstract :The characteristics and adsorption mechanism of coal -based activated carbon were described.The application advantages of pow-dered activated carbon and granular activated carbon in drinking water treatment were analyzed.It is pointed out that it is difficult to re-move macromolecular organic pollutants in water by using activated carbon alone.The combination process of activated carbon adsorption has become a developing trend in the water treatment industry.The ozone biological activated carbon combination process is the most im-portant water treatment process at present,and the combination process is used in the advanced water treatment of most waterworks in Chi-na.This process can effectively remove organic pollutants in water and predict that coal -based activated carbon and its combination process

will be the development direction of advanced treatment of drinking water in the future.Key words :coal -based activated carbon;water treatment;ozone;biological activated carbon

收稿日期:2018-06-11;责任编辑:张晓宁㊀㊀DOI :10.13226/j.issn.1006-6772.18061110

作者简介:梅胜权(1986 ),男,湖北武汉人,从事活性炭生产销售工作㊂E -mail :434627702@qq．com

引用格式:梅胜权,陆晓东,申甄华.煤基活性炭在饮用水处理中的应用现状及发展趋势[J].洁净煤技术,2018,24(S1):76-79.

MEI Shengquan,LU Xiaodong,SHEN Zhenhua.Status and development trend of coal -based activated carbon in drinking water treatment[J].Clean Coal Technology,2018,24(S1):76-79.

0㊀引㊀㊀言

工业的发展带动了经济的高速增长,同时也导致了水污染问题的日趋严重,水体的污染会产生二甲基异莰醇㊁土臭素等具有臭味的物质[1],但常规的水处理工艺对臭味的处理效果非常有限[2-3]㊂煤基活性炭具有很大的比表面积和细孔容积,吸附能力强,不仅广泛应用于化工㊁石油㊁冶金㊁医药㊁食品㊁染料等工业,还大量用于环保和生活用水处理[4],其在降低水体色度㊁消除臭味等方面具有很好效果,可较好地改善自来水的口感㊂目前水处理深度净化

的方法很多,其中煤基活性炭及其组合工艺已被证明是既经济环保又成熟的水处理工艺之一㊂

1㊀煤基活性炭在饮用水处理方面的应用

1．1㊀分类

煤基活性炭是以煤炭为原材料,经磨粉㊁成型㊁炭化㊁活化等工艺制成,其具有灰分低㊁强度高㊁孔隙发达㊁比表面积大㊁吸附力强等优良特性[5-6],应用范围较广㊂

目前,煤基活性炭在饮用水处理方面的应用包括原水预处理和后期深度过滤㊂原水预处理一般选

6

7

梅胜权等:煤基活性炭在饮用水处理中的应用现状及发展趋势2018年增刊1

用粉末状煤基活性炭,常用粒度为0．074~ 0．045mm,碘吸附值为800~950mg/g,亚甲蓝吸附值为150~180mg/g,粉末状活性炭在吸附有机污染物的同时可以增强混凝沉淀㊂颗粒状活性炭多采用过滤吸附方式,通常为固定床吸附,如活性炭滤池㊁活性炭吸附塔等㊂煤基活性炭主要包括原煤破碎炭㊁煤基柱状炭㊁煤基压块破碎炭,根据水污染物和处理工艺的不同,需要选择不同粒度和吸附指标的活性炭,如ϕ1．5mm柱状炭㊁8mmˑ0．6mm㊁12mmˑ0．425mm破碎炭等,碘吸附值为950~ 1050mg/g,亚甲蓝吸附值为160~200mg/g,与粉末状活性炭相比,颗粒状活性炭具有可再生性好和抗干扰力强的优点[4]㊂

1．2㊀煤基粉状活性炭

煤基粉状活性炭在饮用水处理方面的应用主要集中在藻类容易爆发的夏季或水质受到突发性污染时期,尤其适用于季节性短期高峰负荷的污染水源的净化[5]㊂在检测原水水质后,通过精确测算得出煤基粉状活性炭的投加量㊂活性炭的投加地点为水厂取水口和混凝沉淀步骤,以达到降低水体污染浓度的目的㊂

目前煤基粉状活性炭的应用十分广泛,杭州萧山供水有限公司科研人员通过试验发现,煤基粉末活性炭可快速有效地去除水体中各类天然和合成的有机物㊁微污染物质㊁芳香族化合物㊁卤代烃以及铁㊁锰㊁重金属离子,除臭范围广,几乎对各类发臭的原水均有改善作用㊂在粉末状活性炭添加量(20~ 60g/t)不变的条件下,选用取水头埠与混凝池活性炭添加比例为2ʒ1时,异味的去除效果最好,同时也可节约成本[6]㊂

与同指标的煤基颗粒炭相比,煤基粉状活性炭具有价格便宜㊁吸附速率更高㊁投加设备价格较低,操作简单等优势,但从综合成本和运行稳定性方面考虑,煤基颗粒活性炭是优选㊂

1．3㊀煤基颗粒活性炭

煤基颗粒活性炭在水处理方面的应用已有近百年的历史,在欧美发达地区和东南亚地区,均已广泛应用㊂不同的地区,根据各自的水质特点,需要有不同的工艺设计㊂目前在饮用水处理中,最常用的是采用活性炭滤池,也有部分水处理厂采用活性炭滤池替代原有的石英砂滤池,也有在石英砂滤池后面扩建活性炭滤池,以及炭+砂复合滤池㊂根据水流的方向,活性炭滤池可分为上向流和下向流滤池;根据结构不同,可分为V型滤池和翻板滤池㊂

2㊀煤基活性炭组合工艺

由于受原材料的影响,煤基活性炭以微孔为主,

对于水中细小的有机污染物具有较好的吸附效果,

但自然水体中含有不同分子大小的污染物㊂因此,

必须探究煤基活性炭与其他处理工艺相结合的方

式,以满足日常水处理的需要㊂

2．1㊀活性炭+超滤组合工艺

超滤工艺作为第3代饮用水处理技术,具有处

理效率高㊁占地面积小㊁易于自动化控制等优

点[7-8],特别适用于土地紧张的中心城区水处理厂㊂但超滤膜在使用一段时间后,由于水中存在的大量

有机物易污染超滤膜,需经常使用化学药剂清洗,以

保持超滤膜的通量,而这些化学药剂会造成二次污

染㊂增加煤基活性炭组合工艺后,在提高出水质量

的同时也延长了超滤膜的使用寿命,目前主要应用

于家用纯净水制备㊂

2．2㊀生物活性炭法

煤基活性炭在水处理厂运行过程中易出现碘吸

附值㊁亚甲蓝吸附值等指标显著下降,直接影响实际

的处理效果㊂为了延长煤基活性炭的使用寿命,降

低活性炭滤池的运行成本,生物活性炭应运而生㊂

生物活性炭是在活性炭上培养微生物,通过微生物

的生物降解功能,延长滤池使用寿命和提高出水质

量[8]㊂

生物活性炭在水处理应用中有2点需要注意:①由于水体中的余氯不利于生物膜的生长,加氯杀菌最好放在生物滤池后面;②需要控制合适的温度,生物膜适宜的温度为20~30ħ,温度低于5ħ时硝化细菌处于休眠状态㊂

哈尔滨市政学院李伟光教授课题组对生物法去

除低温水源水中氨氮进行了研究,试验采用低温筛

选方法,研究发现了可在2ħ低温下生长的1株新

型异养硝化细菌,目前实际运行效果还待关注㊂2．3㊀臭氧+生物活性炭组合工艺

臭氧+生物活性炭组合工艺自20世纪60年代

至今,已成为最重要的水处理工艺,目前我国大部分

自来水厂的深度水处理均采用该组合工艺㊂研究结

果表明,活性炭对水中的苯类化合物和小分子量腐

植质有较强的吸附作用[9],而无法有效去除相对分子质量小于500和大于3000的有机物[10],这主要是由于煤基活性炭以微孔为主,大分子无法进入到

77