画赤平投影:投加粉末活性炭去除原水中的嗅味

投加粉末活性炭去除原水中的嗅味
李大鹏’，李伟光，，王铁民，
(1.苏州科技学院环境科学与工程系，境工程学院，黑龙江哈尔滨150090江苏苏州215011; 2.哈尔滨工业大学市政环;3.中国市政工程东北设计研究院，吉林长春130021)
摘 要 : 研究了水质突变时投加粉末活性炭(PAC)对嗅味的去除效果。试验结果表明:当原水嗅阈值为90时，40 mg/L的粉末活性炭投量可保证出水无异味;将PAC投加在絮凝中段时的除嗅率比投加在混凝前平均高4%;将粉末炭水混合液以小孔射流的方式投加到水中可减少活性炭颗粒之间的相互黏结，有利于提高其表面积的利用率。
关键 词 : 给水处理;嗅味AC
饮用水中的嗅味问题已成为供水界面临的普遍问题。原水中土臭味的产生当归因于某些藻类大量繁殖产生的两种代谢产物:土臭素和二甲基异冰片，而混凝一沉淀*过滤一消毒常规处理工艺很难将这些物质从水中去除。笔者从水质突变的角度出发，旨在找到一种简便、快捷、经济的方法以应对突发的嗅味事件。
1 工艺流程
采用动态连续流试验(流程见图I)，进水量为100 L/h，各构筑物的水力特性见表1。

滤柱由高为1m 、直径为13.5 c m的有机玻璃柱制成，采用石英砂单层滤料，滤层高为70 cm,滤速为7 m/h。采用嗅阈值法测定滤后水的嗅味。
2结果及分析
2.1 PAC投量对除嗅效果的影响
粉末活性炭(PAC)投量对除嗅效果的影响见图2

从图2可以看出，除嗅效果与PAC投量有一定的线性相关性，随着PAC投量的增加则出水嗅阈值降低。当原水嗅阈值较低(<40)时，20m g/L 的PAC投量就可保证出水无异味;当原水嗅阈值较大(>60)时，PAC投量需增加到40 mg/L才能使出水无异味。不同PAC投量下的除嗅效率见图3，可知当原水嗅阈值变化时，相同PAC投量下的嗅味去除率大致相同，说明原水嗅阈值的大小对PAC的除嗅效率没有直接的影响。而PAC投量则对除嗅效果有很明显的影响，如投量为40 mg/L时的嗅味去除率比投量为20 mg/L的平均增加了10%，即每增加10 mg/L的活性炭投量则去除率就上升5%。其原因是:其他有机物也占用了PAC的吸附空间，导致PAC投量小时的除嗅率较低;增加PAC投量后，增加的那部分投量相应地补充了吸附其他有机物所耗费的炭量，从而提高了对嗅味的去除率。因此在除嗅过程中，消除原水中其他有机物的干扰是提高除嗅效果的一个关键。

2.2 PAC投加点对除噢效果的影响
粉末活性炭的投加量是影响活性炭除嗅效果的一个重要因素，而对于投加点则考虑得很少。多数情况下，为方便起见均将PAC直接投加在原水中或与混凝剂同时投加在快速混合池中，但近年来有的研究者将投加点后移。
试验中根据对矾花形成的观察，将PAC投加在机械絮凝池的第二格中，并与混凝前投加作了对比，结果见图4(原水嗅阈值为90)。

从图4可知，在混凝中段投加PAC的除嗅效果明显优于投加在混凝前(去除率平均高出4%)。造成这种现象的原因是:原水中存在着一部分有机物(既可以被混凝去除，又可以被活性炭吸附去除)，如将粉末活性炭直接投加在原水中，则其不可避免地会吸附部分可以棍凝去除的有机物，这些有机物不但与致嗅物质竞争并占有了吸附位，而且限制了小分子有机物在孔隙内的迁移。而将活性炭投加在混凝后则可避免这一问题。不过，随着活性炭投量的增加则这些有机物对活性炭除嗅效率的影响逐渐减小(见表2)，这可归因于增加的粉末活性炭补充了吸附其他有机物所耗费的炭量。从表2也可看出，随着粉末活性炭投量的增加则投加点对除嗅效果的影响逐渐减小;混凝中段投加与混凝前投加相比，在达到同样的效果时平均可节省约10 mg/L的粉末活性炭。

2.3 投加PAC对出水浊度的影响
试验用水属低浊(＜10NTU), 高藻(平均为3.25×107个/L)水。关于应用粉末活性炭除嗅对浊度的影响有不同的说法，蒋峰等川在研究中发现，投加粉末活性炭对混凝有明显的负面影响，而张小平的研究则表明，投加粉末活性炭不仅对混凝无影响，而且还可以节省1/3的混凝剂。
笔者在试验中也测定了粉末活性炭投量对混凝效果的影响，结果表明，当未投加粉末活性炭时出水浊度为0.85 N TU(原水浊度为6.13N TU) ，而投加粉末活性炭后出水浊度则随其投量增加而逐渐减小(投量为50 mg/L时的出水浊度只有0.33 NTU)可见就试验水质而言投加粉末活性炭不会对混凝造成负面影响，相反却有很好的助凝作用。这可归因于:由于试验用水属于低浊水，投加粉末活性炭后增加了水中粒子的数量，它可以作为混凝剂的晶核，因而提高了混凝效果。与此同时，粉末活性炭吸附在矾花上也增加了矾花的密度，加快了矾花的沉淀速度，可以改善沉淀池出水水质。
试验中检测了投加粉末活性炭后对藻类、CODMn的去除情况，结果见表3.

从表3可以看出，投加粉末活性炭后对藻类、CODMn仍有很好的去除效果。与其他氧化除藻工艺。
相比，粉末活性炭主要以吸附去除为主，不会破坏藻类细胞(据资料报导，藻类细胞中的土臭素含量与渗透到细胞外的土臭素含量之比约为9:1)，因此藻类细胞中的土臭素等致臭物质以及其他致臭物的前驱物质不会泄漏到水体中，故增加了出水水质的安全性.尽管如此，去除有机物必定会占用粉末活性炭一定的吸附位，因此为提高对嗅味的去除效果，应尽量消除水中有机物的干扰。
2.4 投加方式对PAC分散效果的影响
在水厂的生产中，投加粉末活性炭多用于控制某些水质突变事件，因此没有设专用的PAC吸附池，而是将PAC(干炭)直接投加到快速混合池、吸水井或者絮凝池的前端，造成工作环境恶化，炭在水中分散效果也不好(甚至结团)。显然，活性炭聚集成团后的比表面积远小于分散开后的比表面积，而且也减少了与水中有机物的接触机会，降低了除嗅效果。活性炭在水中是否可均匀分散开，取决于投加方式和原水的混合条件。试验中采用了穿孔管压力投加法将粉末活性炭以炭水混合液的形式加到水里。
① 装置及方法
反应池尺寸为320mmx 3 20mmx 7 00mm，为方便观察与拍照采用有机玻璃制作。粉末炭水混合液的投加采用塑料软管(∮8 mm)，并用管道泵(工作扬程为98 kPa,最大流量为18 L/min)加压，使混合液从塑料软管的小孔中喷射到水里，达到瞬间混合。
试验中采取了两种投加方式:干炭直接投加和多点投加(在软管上开直径为2 mm的小孔，间距为100 mm，活性炭从小孔中投加到水里)。为有效防止粉末活性炭堵塞管道，在参考有关文献及试验的基础上确定炭浆管道的输送流速为1.5一2.0 m/s,炭浆投加穿孔管的初始射流流速＞1.0 m/S，末端射流压力＞49 kPat。
② 试 验 结果
采用传统方式投加时空气中炭粉飞扬，水中炭粉则易相互凝结成团，不利于粉末活性炭吸附性能的充分发挥。而采用穿孔管投加粉末活性炭浆时空气中不再炭粉飞扬，同时还显著降低了炭粉之间的结团几率，很少见到结团现象。产生这种分散效果的原因在于:横流遇到射流的阻碍而形成绕流，遵循能量守恒原理，射流的周界中压强分布不均，此压差阻力使射流受到横流的推力而发生弯曲，射流弯曲段产生的剧烈紊动使粉末活性炭和水进行强制性的混合，减少了活性炭的结团现象。
3 结论
① 原水嗅阈值对粉末活性炭投量有很大影响，在原水嗅阈值较高(90)时活性炭投量需40 mg/L，原水嗅阈值较小(40)时活性炭需投加20 mg/L才能使处理后的水无异味。尽管进水嗅阑值有所变化，但某一投量下的活性炭除嗅率基本保持不变。
② 粉末炭投加在絮凝中段时除嗅效果好，与投加在混凝前相比去除率平均可提高4%，如达到同样的处理效果，则平均节省活性炭约10 mg/L.
③ 投 加 粉末活性炭有很好的助凝作用，在除嗅的同时，对原水中的藻类、CODMn也有很好的去除效果。
④ 粉末活性炭与水混合液以压力的方式从小孔喷射到水里，能达到瞬间混合，减少了结团现象，提高了粉末活性炭的利用率。