巩义市元杰净水材料有限公司
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目前，在给水、排水的处理过程中，主要使用的粉末活性炭类型包括木质、煤质活性炭。木质活性炭孔隙半径较大，煤质活性炭一般具有大量的中孔。有机物要被活性炭大量吸附，必须进入活性炭空隙内部。一般认为活性炭孔隙尺寸应大于被吸附分子尺寸的3倍，被吸附分子才能比较顺利地进入活性炭孔隙内。但是，孔隙尺寸大的活性炭，孔隙比表面积小，其吸附容量比较小。试验主要研究粉末活性炭在污水深度处理过程中的应用，利用不同规格的粉末活性炭对污水进行小试，通过控制投加量，记录不同类型活性炭的吸附效果，分析在实际生产中向高效沉淀池投加粉末活性炭的可行性。
1 试验方法
1.1 活性炭种类的确定
目前，国内评价活性炭大多采用碘值、亚甲蓝值等指标。但在工程实践上，不仅需要考虑粉末活性炭的总吸附比表面积，还要判断粉末活性炭颗粒内部的孔径分布是否容易达到快速吸附、使用过程中粉末活性炭是否达到吸附平衡。此次试验选取 5种不同类型的活性炭进行试验，主要规格如表 1 所示。
1.2 试验原水的选取及粉末活性炭投加量
对潍坊某污水处理厂（以下简称 G 污水厂）二沉池出水进行试验，粉末活性炭投加量为 15~100 mg／L，跨度较大，以便充分研究粉炭投加量对处理效果的影响。
2 试验步骤
模拟实际工艺的吸附及混凝沉淀，步骤如下。
（1） 取二沉池出水（以下称原水），检测滤后COD、TP。
（2）将 1 L 原水置于数个 1 L 的烧杯中。
（3）以活性炭投加量为变量，向各个烧杯中投加不等量的粉末活性炭，投加完成后，搅拌 30 min，搅拌期间保证烧杯内活性炭处于悬浮状态，使活性炭充分吸附水中的污染物质，同时设空白样做对比试验。
（4）30 min 后，向各烧杯中加入混凝剂（混凝剂种类及投加量以厂内日常实际投加量为准），快速搅拌 1 min，使水中的胶体物质脱稳。（5）向各烧杯中加入配置成溶液的絮凝剂（试验中使用阴离子 PAM，投加量以厂内日常实际投加量为准），慢速搅拌 10 min，将混凝剂凝聚成的小颗粒絮集成大颗粒后再静沉 30 min。（6）取上清液过滤，检测 COD、TP。
3 试验数据及分析
3.1 A#、B#、C# 型号活性炭
G 污水厂使用表 1 中 A#、B#、C# 这 3 种型号的粉末活性炭，结果如表 2 所示。
对比只投加 PFC 和 PAM 的试验，随着活性炭投加量的增加，COD 浓度逐渐降低，且基本呈线性关系。试验中最高效率的吸附量为 A# 活性炭，平均吸附 1 单位 COD 需 8.8 单位的活性炭，如图 1 所示。TP 方面，因混凝沉淀后污水中 TP 仅有 0.05 mg ／ L左右，随着活性炭的投加，TP 略有下降，但并不明显，如图 2 所示。
3.2 D#、E# 型号活性炭
使用 D#、E# 活性炭对 G 污水厂二沉池出水进行试验，结果如表 3 所示。
此次试验，除更换活性炭种类外，调整活性炭的投加梯度为 25、50、100 mg ／ L，以观察活性炭投加量增大时的吸附效果。同时，还增加了对二沉池出水直接单独投加活性炭的试验。如图 3 所示，在常规投加混凝剂和絮凝剂的试验中，两种活性炭效果相近，且随着活性炭投加量的增加，COD 的吸附基本呈线性下降，平均去除 1单位 COD 需要活性炭 7.38 单位。在只投加活性炭的试验中，两种活性炭效果基本完全一致，静沉 30 min 后仍有大量活性炭粉末无法自然沉降。COD 随着活性炭投加量的增大而减小，平均去除 1 单位 COD 需 8.5 单位的活性炭。对TP 略有吸附效果，但不随着活性炭投加量的增加而降低。
同时，以 D# 活性炭为例，相关性如表 4 所示
由表 4 可知，PFC、PAM、活性炭同时投加时，去除的 COD 略高于以上两者单独投加时去除 COD 的和，其他几组数据同样表现出这种规律。说明，此次试验中，混凝沉淀去除的 COD 与活性炭吸附的COD 是相互独立的。4 结论通过以上对 G 污水厂二沉池出水的小试，得出以下结论。
（1）不同类型的活性炭吸附效果有所差异，在相同的反应时间下吸附效率不同，因此，在使用活性炭工艺时必须通过小试试验选取合适的活性炭种类。
（2）粉末活性炭对 COD 和 TP 均有一定的吸附效果，但其主要作用还是体现在 COD 的吸附上，对TP 的吸附效率较低。若想通过投加活性炭来降低TP 指标，成本较高，不如通过调整混凝沉淀工艺来提高 TP 的去除效率。
（3）在一定的水质和活性炭选型条件下，出现混凝沉淀去除的 COD 与活性炭吸附的 COD 互斥的情况。此时，混凝沉淀去除的胶体物质是难以被活性炭吸附的，活性炭吸附的 COD 也是难以通过混凝去除的。粉末活性炭的比表面积一般在 500~1 200 m2／ g，对应的黄腐酸（天然水体中有机物的裂解产物）吸附量为 400~700 kg ／ t[3]。而在小试试验中，以去除1 单位 COD 平均消耗 7.4 单位活性炭的效率计算，其吸附量为 135 kg ／t，并未达到饱和，说明试验水中仍存在难以被该种活性炭有效吸附的 COD 成分，吸附反应时间延长，活性炭可能还有进一步吸附的空间。
关键词：
污水处理专用活性炭,活性炭,粉末活性炭,椰壳活性炭,柱状活性炭,净水活性炭,聚合氯化铝,聚丙烯酰胺,滤料,石英砂