粉末活性炭PAC凈水應(yīng)用國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

    目前對(duì)于強(qiáng)化處理微污染原水技術(shù)，國(guó)內(nèi)外水廠廣泛使用的一種方法就是活性炭吸附技術(shù)?；钚蕴恐饕蟹勰┗钚蕴?粉末活性炭PAC)和顆粒活性炭(GAC)兩種。粉末活性炭PAC技術(shù)的主要特點(diǎn)是設(shè)備投資省、價(jià)格便宜、對(duì)短期及突發(fā)性水質(zhì)污染適應(yīng)能力強(qiáng)。經(jīng)過(guò)大量研究表明它對(duì)水中溶解的有機(jī)污染物，如三氯甲烷及前體物、苯類(lèi)、酚類(lèi)化合物、色度、異臭、胺類(lèi)化合物、氯化有機(jī)物等都具有較好的去除效果?；钚蕴课郊夹g(shù)是最成熟有效的方法之一，與常規(guī)凈水工藝相結(jié)合，既完善了常規(guī)處理工藝，提高了水中有機(jī)污染物的去除效率，是傳統(tǒng)老廠對(duì)工藝改善和加強(qiáng)處理效果的一種理想手段，也是作為一種提高出水水質(zhì)和應(yīng)對(duì)原水突發(fā)性污染事故的有效措施。

    國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀

    粉末活性炭PAC最早是由歐洲干1909年正式開(kāi)始利用奧斯特雷杰科專(zhuān)利制造的。美國(guó)新米爾福水廠自1929年首次用粉末活性炭PAC去除氯酚產(chǎn)生的嗅味以來(lái)，粉末活性炭PAC在水處理中的應(yīng)用己有近70年的歷史。美國(guó)八十年代初期，每年在水源水處理中所應(yīng)用的粉末活性炭PAC約25000噸，且有逐年遞增的趨勢(shì)。并且粉末活性炭PAC在荷蘭、日本、法國(guó)、比利時(shí)、英國(guó)、瑞典和意大利等國(guó)都有廣泛的應(yīng)用。他們關(guān)于粉末活性炭PAC對(duì)給水中的有機(jī)物的去除進(jìn)行了大量的研究，取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。例如，VedatUyak等研究了粉末活性炭PAC強(qiáng)化混凝處理飲用水源水中的消毒副產(chǎn)物，結(jié)果表明粉末活性炭PAC對(duì)水中消毒副產(chǎn)物THM和DOC均具有較好的去除效果，DOC去除率從45％提高到76％，粉末活性炭PAC能去除大部分低分子量NOM，而且強(qiáng)化處理后THM可達(dá)到150ug／L。H．Jiang等研究了傳統(tǒng)給水處理工藝對(duì)水中除草劑ATZ、SIM、PROP、DDA等內(nèi)分泌干擾物的去除效果，證實(shí)了傳統(tǒng)混凝一沉淀一消毒工藝不能有效去除這些物質(zhì)，只有結(jié)合活性炭強(qiáng)化處理的情況下才能達(dá)到理想的處理效果。LionelHo等研究了粉末活性炭PAC強(qiáng)化混凝過(guò)程中NOM、濁度等條件對(duì)粉末活性炭PAC吸附MIB的影響。結(jié)果表明絮體尺寸和濁度增大會(huì)減小MIB在粉末活性炭PAC上的吸附量，而NOM的負(fù)影響則更大，說(shuō)明處理水質(zhì)條件對(duì)粉末活性炭PAC吸附去除水中有機(jī)物有著重要影響。Mafia等對(duì)比研究了粉末活性炭PAC強(qiáng)化混凝工藝對(duì)腐植酸和苯酚的去除效果。結(jié)果表明使用粉末活性炭PAC吸附強(qiáng)化混凝處理后對(duì)腐植酸和苯酚的去除效果有所改進(jìn)，在pH=7時(shí)，苯酚和色度可完全去除，UV254和CODMn分別達(dá)到99％和8I～89％。國(guó)外對(duì)粉末活性炭PAC吸附性能做了大量研究，表明粉末活性炭PAC對(duì)二氯苯酚、農(nóng)藥中所含物質(zhì)、消毒副產(chǎn)物等等均有較好的吸附效果，對(duì)色、嗅、味的去除效果已得到公認(rèn)。

    國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

    我國(guó)在2O世紀(jì)6O年代末開(kāi)始將粉末活性炭PAC技術(shù)用于污染水源的除臭、除味。近年來(lái)，我國(guó)越來(lái)越重視對(duì)活性炭的研究和應(yīng)用，活性炭吸附技術(shù)在國(guó)內(nèi)水廠得到越來(lái)越多的應(yīng)用，并已經(jīng)取得較好效果，同時(shí)也開(kāi)展了大量關(guān)于粉末活性炭PAC強(qiáng)化處理工藝的研究。高乃云、王榮昌等人在上海市閔行水廠二分廠用粉末活性炭PAC處理黃浦江上游微污染原水取得了較好的效果，粉末活性炭PAC對(duì)CODMn和UV254凈增加去除率分別為21．3％和29．8％。實(shí)驗(yàn)研究表明最佳粉末活性炭PAC炭種為1#粉末活性炭PAC，最佳投加點(diǎn)為吸水井處，最佳投加量為10mg／L，在最佳投加量時(shí)制水成本增加5.9分／m3，。潘碌亭等研究了粉末活性炭PAC強(qiáng)化混凝處理黃浦江水源水，對(duì)濁度、CODMn、UV254等均有較好效果，粉末活性炭PAC投加點(diǎn)、投加方式等都對(duì)處理效果有一定影響，同時(shí)投加效果最好。梁存珍等分別采用煤質(zhì)和木質(zhì)粉末活性炭PAC去除飲用水中嗅味物質(zhì)，如MIB、TCA、IPMP和IBMP等，研究了粉末活性炭PAC種類(lèi)、投加量、嗅味物質(zhì)初始濃度、余氯等因素的影響，結(jié)果表明煤質(zhì)粉末活性炭PAC相對(duì)木質(zhì)粉末活性炭PAC具有更高的MIB去除率。另外，也有關(guān)于粉末活性炭PAC作為水源水突發(fā)污染事故的應(yīng)急處理研究。高乃云、陳蓓蓓等通過(guò)中試實(shí)驗(yàn)研究了水源水中阿特拉津突發(fā)污染的應(yīng)急處理，結(jié)果證實(shí)粉末活性炭PAC可有效去除阿特拉津，粉末活性炭PAC投加量為50mg／L時(shí)，可使初始濃度為200ug／L的阿特拉津降低到2ug／L以下。周克梅等對(duì)長(zhǎng)江南京段微污染原水粉末活性炭PAC應(yīng)急投加進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)燒杯試驗(yàn)確定了適宜的活性炭炭種、投加量和投炭點(diǎn)。結(jié)果表明煤質(zhì)粉末活性炭PAC較木質(zhì)或椰殼炭更為經(jīng)濟(jì)合理，投加點(diǎn)越靠前越有利于吸附作用的發(fā)揮，活性炭與混凝劑的競(jìng)爭(zhēng)吸附現(xiàn)象不明顯，針對(duì)該水質(zhì)活性炭最佳投量為20～30mg／L。王生輝等研究了粉末活性炭PAC吸附硝基苯的性能，結(jié)果表明粉末活性炭PAC對(duì)硝基苯具有良好的吸附去除能力，可作為應(yīng)急處理工藝有效應(yīng)對(duì)原水的硝基苯污染，保證供水安全。高乃云、劉成等研究了高藻污染原水的投加粉末活性炭PAC應(yīng)急處理工藝，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明10mg／L的粉末活性炭PAC可明顯改善混凝工藝對(duì)藻類(lèi)的去除效果，藻類(lèi)去除率從60％提高到96％，同時(shí)還可有效去除土嗅素和二甲基異冰片等致嗅物質(zhì)，對(duì)高藻后期高濃度的微囊藻毒素，投加20mg／L保持接觸時(shí)間40min就可降到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值以下。劉恒等采用粉末活性炭PAC強(qiáng)化混凝工藝處理微污染水源水，活性炭投加量為200mg／L，對(duì)各種污染物的去除效果較好，對(duì)源水異嗅味、色度、濁度、礦物油和苯酚的去除率分別達(dá)到7l～90％，對(duì)CODMn、TOC和氨氮去除率分別為47％～53％、26～27％和l0～l8％。另外，目前將粉末活性炭PAC用于突發(fā)污染水質(zhì)事故的應(yīng)急處理(如哈爾濱和無(wú)錫)已有成功的案例。

    需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題

    通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的了解，對(duì)粉末活性炭PAC在常規(guī)水處理中的應(yīng)用情況的研究，發(fā)現(xiàn)自來(lái)水廠應(yīng)用粉末活性炭PAC吸附技術(shù)，是一項(xiàng)非常有效，并且應(yīng)用方便的強(qiáng)化處理技術(shù)。但是在技術(shù)應(yīng)用方面還存在一些問(wèn)題，要想真正發(fā)揮粉末活性炭PAC吸附技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還需要對(duì)以下方面進(jìn)行深入的研究。

1)粉末活性炭PAC吸附有機(jī)物具有很強(qiáng)的選擇性。對(duì)于不同的原水水質(zhì)，處理效果有很大的不同，同時(shí)不同的水質(zhì)，對(duì)粉末活性炭PAC的種類(lèi)、投加點(diǎn)以及最佳投加量都存在差異，因此要根據(jù)實(shí)際的原水水質(zhì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，才能確定最佳的處理方案。

2)粉末活性炭PAC吸附的有機(jī)物分子量分布及其吸附機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。另外，可對(duì)粉末活性炭PAC進(jìn)行一些改性，如氧化改性改變其碘吸附值、零電荷點(diǎn)、表面官能團(tuán)等，或還原改性和負(fù)載金屬離子改性等來(lái)加強(qiáng)吸附效果。

3)我國(guó)對(duì)于粉末活性炭PAC在處理微污染水源水中的應(yīng)用研究還很不夠。目前，將粉末活性炭PAC應(yīng)用于生產(chǎn)的水廠并不多，而且在應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)于如何經(jīng)濟(jì)有效地利用粉末活性炭PAC的吸附能力，往往缺乏深入研究，從而造成粉末活性炭PAC的浪費(fèi)或達(dá)不到應(yīng)有的處理效果。

4)加強(qiáng)對(duì)粉末活性炭PAC用于突發(fā)污染水質(zhì)事故的應(yīng)急處理研究。