活性炭過(guò)濾器結(jié)構(gòu)對(duì)水質(zhì)化學(xué)安全性

??? 活性炭過(guò)濾器用來(lái)做什么？這個(gè)問(wèn)題實(shí)在太難回答了，因?yàn)榛钚蕴克玫降男袠I(yè)很多，所以這個(gè)一般沒(méi)有具體的答案，像在水處理行業(yè)里面，它就是起著過(guò)濾的作用，而且效果還是非常好的，那么家用的話，就是用來(lái)除臭味，新裝的房子會(huì)有很大一股異味兒，這時(shí)候就需要活性炭了。經(jīng)過(guò)一定的發(fā)展，現(xiàn)在的洗發(fā)水也都用到了活性炭，所以活性炭的用處是有很多的，而且效果也是比較不錯(cuò)的。

在飲用水深度處理中,生物活性炭技術(shù)(BAC)是目前去除水中有機(jī)污染物最有效的技術(shù)之一。盡管人們對(duì)生物活性炭?jī)羲畽C(jī)理的認(rèn)知還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)，但是一般認(rèn)為，生物活性炭對(duì)有機(jī)物污染物的去除是在活性炭吸附和生物降解的共同作用下完成的^，活性炭的吸附作用使生長(zhǎng)在它表面的微生物獲得養(yǎng)料，而微生物的氧化分解作用又使活性炭的吸附能力得到恢復(fù)，兩者相互促進(jìn)，得到穩(wěn)定的處理效果。因此在生物活性炭工藝中，吸附和生物降解是相輔相成，缺一不可的。就吸附作用而言，不同活性炭由于其結(jié)構(gòu)特征的不同，去除污染物的能力會(huì)有差異，并且，同種活性炭在不同地域由于水質(zhì)情況的差異而表現(xiàn)出的吸附能力也是不盡相同的。因此如何針對(duì)當(dāng)?shù)厮|(zhì)快速選擇出最適合的活性炭、提出相應(yīng)的活性炭結(jié)構(gòu)，并最終建立起一套可行的活性炭性能評(píng)價(jià)體系成為當(dāng)前急待解決的問(wèn)題。
　　針對(duì)現(xiàn)行的活性炭選擇方法所存在的局限性，筆者提出了一種新的評(píng)價(jià)方法，對(duì)不同活性炭的結(jié)構(gòu)和水質(zhì)化學(xué)安全性指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性分析。研究表明這種方法針對(duì)性好，同時(shí)方便快捷，彌補(bǔ)了以往方法的不足，對(duì)活性炭的選擇具有一定的指導(dǎo)意義。

???? 目前，選擇活性炭的常用方法是通過(guò)靜態(tài)試驗(yàn)、活性炭濾柱實(shí)驗(yàn)（中試或小試）或兩者相結(jié)合來(lái)進(jìn)行的。靜態(tài)實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)測(cè)定幾個(gè)具有代表性的吸附指標(biāo)，來(lái)反應(yīng)活性炭的吸附能力，這種方法速度快，但是針對(duì)性較差，經(jīng)常與實(shí)際運(yùn)行效果有較大差別?；钚蕴繛V柱試驗(yàn)是通過(guò)分析活性炭柱的出水指標(biāo)，來(lái)比較活性炭吸附性能的優(yōu)劣，這種方法針對(duì)性比較好，但是費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
　　1?實(shí)驗(yàn)裝置與分析方法
1.1實(shí)驗(yàn)裝置
　　實(shí)驗(yàn)是在南方地區(qū)某水廠內(nèi)進(jìn)行的，采用6個(gè)平行的活性炭柱，柱高3 m，內(nèi)徑120 mm，均裝填有活性炭——石英砂雙層濾料。共裝了6種炭，分別為BAC1、BAC2、BAC3、BAC4、BAC5、BAC6。其中BAC1、BAC5、BAC6為柱狀炭，BAC2、BAC3、BAC4為破碎炭?；钚蕴繉雍?1800 mm，石英砂層厚300 mm，石英砂粒徑為0.80~1.20 mm。
　　實(shí)驗(yàn)用水為該廠濾后水并經(jīng)過(guò)臭氧化的出水。在正常的運(yùn)行下，臭氧投量為1.5 mg/L；反應(yīng)接觸時(shí)間t₁=10 min；每個(gè)濾柱的流量Q=80 L/h；吸附接觸時(shí)間t₂=15 min。實(shí)驗(yàn)期間進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)（平均值）見(jiàn)表 1。

表1 實(shí)驗(yàn)期間活性炭柱進(jìn)水水質(zhì)

1.2分析項(xiàng)目及方法
　　分析項(xiàng)目與方法見(jiàn)表 2。

表2 分析項(xiàng)目與方法

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
2.1水質(zhì)化學(xué)安全性
??? 實(shí)驗(yàn)選取了紫外吸光度、三鹵甲烷、高錳酸鹽指數(shù)和總有機(jī)碳四個(gè)指標(biāo)來(lái)反映活性炭對(duì)有機(jī)物的去除。水中的天然有機(jī)物是造成色度、嗅味的原因物質(zhì)，同時(shí)也是目前氯化消毒副產(chǎn)物的前體物之一，它的去除情況對(duì)出水水質(zhì)及后續(xù)工藝都很重要，因此選擇紫外吸光度來(lái)衡量活性炭對(duì)天然有機(jī)物的去除效果。三鹵甲烷由于其“三致”作用，在國(guó)內(nèi)外的飲用水標(biāo)準(zhǔn)中都被列為重點(diǎn)控制指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)也考察了活性炭對(duì)其生成勢(shì)的吸附能力。另外，為了使實(shí)驗(yàn)更具可比較性和普遍性，還采用了高錳酸鹽指數(shù)（耗氧量）和TOC兩項(xiàng)常規(guī)的綜合性指標(biāo)。分析結(jié)果見(jiàn)表 3?！?/p>

表3 活性炭濾柱出水水質(zhì)化學(xué)安全性指標(biāo)（平均值）

?? 從以上結(jié)果可以看出：
1. 總的來(lái)說(shuō)，6根活性炭濾柱對(duì)UV₂₅₄的去除比較高，其中效果最差的BAC6濾柱去除率為54%，效果最好的BAC3濾柱則可以達(dá)到接近88%的去除率。整體來(lái)看，運(yùn)行初期破碎炭對(duì)天然有機(jī)物的吸附能力明顯優(yōu)于柱狀炭。
2. 破碎炭對(duì)耗氧量的去除效果略好于柱裝炭，其中BAC3的去除率超過(guò)了70%，其它兩種破碎炭也可以達(dá)到65%以上。柱狀炭中BAC5的去除效果最好，為65%，BAC1和BAC6為51%和54%。
3. 1＃～3?；钚蕴繉?duì)TOC的去除效果很好，在進(jìn)水TOC為0.3 mg/L時(shí)，BAC1和BAC2的出水結(jié)果為0 mg/L，而B(niǎo)AC3也僅為0.01 mg/L。與它們炭相比，BAC4的去除率略底，為80％。BAC5去除效果較差，去除率僅為27％，而B(niǎo)AC6的出水卻出現(xiàn)了負(fù)去除。雖然從UV₂₅₄和COD_Mn兩個(gè)參數(shù)來(lái)看，BAC6的去除能力也是最低的，但出現(xiàn)負(fù)去除是反常情況，這有可能是BAC6的制造過(guò)程中含有一些有機(jī)物，在濾柱通水運(yùn)行的過(guò)程中被沖刷下來(lái)，造成了出水TOC比進(jìn)水還高。
4. 由表1可知，活性炭濾柱進(jìn)水的三鹵甲烷生成勢(shì)已經(jīng)比較低，經(jīng)過(guò)濾后，只有BAC5對(duì)THMFP有一定去除，其他活性炭濾柱的出水，除BAC2去除率為0 %以外，都表現(xiàn)為不同程度的升高，其中以BAC6升高的幅度最大，接近6倍。這說(shuō)明活性炭濾柱對(duì)三鹵甲烷生成勢(shì)的控制效果不好。有文獻(xiàn)表明^[4]：THMFP是比較難被吸附的一類(lèi)物質(zhì)，當(dāng)有易吸附的物質(zhì)與其產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，它很容易從活性炭表面解吸出來(lái)，而且活性炭對(duì)THMFP的吸附周期也比其他吸附質(zhì)短，容易出現(xiàn)泄漏。因此，活性炭對(duì)THMFP的低去除率很可能是由吸附質(zhì)的特性決定的，同時(shí)也不排除天然有機(jī)物等易于被吸附的物質(zhì)與其產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附的可能性。
5. 總的來(lái)說(shuō)，BAC2和BAC3對(duì)有機(jī)物的去除效果最好，BAC6的效果最差?；钚蕴繉?duì)天然有機(jī)物的控制效果最好，對(duì)消毒副產(chǎn)物生成勢(shì)沒(méi)有去除。