活性炭對分子量在1500以下的環狀化合物、不飽和化合物以及分子量在數千以上的直鏈化合物(糖類)有較強的吸附能力,對去除腐殖酸、異臭、色度、農藥、烴類有機物、有機氯化物、洗滌劑等有很好的效果,特別是對致突變物質及氯化致突變物前驅物的良好吸附,進一步降低了出水的致突變活性。1.2 工程概況 果園橋水廠的水質 革命 作為一個技改項目在市人大會議上提出,并列為桐鄉市2003年為民辦實事的十件大事之一。采用生物接觸氧化預處理+常規處理+臭氧活性炭深度處理為全過程的水處理新工藝,一期工程設計規模為8萬m3/d,在原有常規處理工藝的基礎上新增預處理及深度處理工藝,2002年7月開工,2003年5月竣工投產;二期工程設計規模為7萬m3/d,為一套完整的預處理+常規處理+深度處理工藝,2003年8月開工,2004年7月竣工投產。兩期工程全部竣工并投入運行后,果園橋水廠的水處理工藝從原來的單一常規處理迅速躍升至國內先進水平。1.3 設計參數 臭氧投加點在活性炭過濾之前,根據實際水質情況投加量為1~3mg/L,臭氧接觸時間為15min。活性炭濾池分為10格,一期7格為1.5mm柱狀炭,3格為8 30目破碎炭,二期10格全部為12 40目破碎炭,利用原有反沖洗水塔中的砂濾池出水對炭層進行反沖洗,通過調節反沖洗閥門的開度來控制反沖洗強度,二期活性炭濾池在單水反沖洗的基礎上增加了氣沖洗。 在活性炭濾池設計中,幾個重要的工藝參數特別需要引起重視: 濾速。它是影響水質和運行管理的一項重要指標,與進水流量(即生產規模)和濾池面積有關,因此在正常運行中無法調整濾速,設計時首先必須考慮選擇合理的濾速。在一定的炭層厚度條件下,濾速越慢接觸時間越長,接觸時間越長則活性炭的吸附效果越好,出水水質越佳。歐美水廠活性炭濾池的濾速一般為7.5~15m/h。 炭層厚度。炭層厚度一般以SV值作為衡量標準。SV值表示單位時間內單位體積活性炭的處理水量,SV=Q/Cv,Q為每小時處理水量(m3/h),Cv為活性炭的體積(m3),SV值為4~8能保持較好的處理效果。歐美水廠活性炭濾池的炭層厚度一般為1.8~3.6m。 排水槽距離炭層面的高度。間距過小易造成反沖洗時炭粒流失,間距過大則不利于反沖洗廢水及時排出,還會多消耗反沖洗用水。根據果園橋水廠現場實測,氣沖洗時由于濾板下產生的氣墊層以及氣體在水中占有了一部分體積,水位要上升45cm左右,新炭投入后使用一段時間,經數次反沖洗炭層日漸蓬松,炭層厚度較剛投入時增加約15cm左右,再考慮到以后補充新炭增加炭層高度,設計時應適當留有余地。2 活性炭的選型 活性炭是一種經過氣化(炭化、活化),具有豐富孔隙結構和巨大比表面積的炭質吸附材料。活性炭的吸附是水中污染物質在其表面的富集或濃縮。 因原水水質和活性炭產品的性能差異較大,對活性炭的選型必須進行吸附試驗,以選擇活性炭的規格指標及最佳的炭層厚度、濾速、接觸時間、反沖洗時的膨脹率等工藝參數。 在參考了美國水廠選用活性炭指標的基礎上,結合一年多吸附試驗的運行經驗,經過認真的分析比較,一期活性炭濾池選用了1.5mm柱狀炭和8 30目破碎炭兩種活性炭(主要指標見表二)。其選用理由:一是以上兩種炭在吸附試驗中均表現出較好的去除效果,二是希望進一步比較不同規格、不同指標活性炭在生產運行中去除效果的差別。粒徑大于1.5mm的活性炭由于濾料之間間隙太大,影響處理效果基本不予考慮。參考了一期的運行情況,二期選用的活性炭在主要指標上作了一定的調整和優化,大膽使用了粒徑更小的12 40目破碎炭(主要指標見表二),這種炭由于粒徑小,重量輕,運行維護比較麻煩,但粒徑越小,炭粒的間隙就越小,活性炭越容易吸附水中的物質,處理效果也更好。 3 活性炭的投入 活性炭的吸附性能極強,因此在運輸途中以及保存過程中嚴格要求采用防紫外線材料制成的牢固且不易破損的包裝袋,不可與揮發性物質同時存放,以避免包裝袋破裂使活性炭暴露在空氣中,因為活性炭容易吸附空氣中的物質,影響使用效果。