（模式识别与智能系统专业论文）后置臭氧活性炭工艺优化生产性试验研究.pdf

山东建筑人学颂f ：学位论文 摘要 随着工业的发展和城市化进程的加快，污染物尤其是有机物以不同的方式 排入地表水体，饮用水源受到同益加重的污染。与此同时，饮用水水质标准不 断提高，人们对水质的要求越来越高。针对微污染水源，由于常规工艺的局限 性，已经不能满足现行水质卫生标准的要求，深度处理迫在眉睫。臭氧和活性 炭联用技术己被公认为处理污染原水、减少饮用水中有机物浓度和减少氯化消 毒副产物的最行之有效和可靠的技术。黄河水普遍具氨氮含量高、微污染严重 等明显特征。本文针对济南段黄河水特定的水源水质特点，在商河县清源水厂 进行后置臭氧活性炭生产性试验研究。 清源水厂由山东建筑大学设计研究院设计，于2 0 0 9 年4 月建成并投入生产 调试运行。本课题对该水厂后置臭氧活性炭深度处理工艺进行系统优化研究分 析，确定最佳的工艺参数。主要围绕以下几个问题开展课题研究：炭种的比选 和炭层厚度的确定，臭氧的分配比参数确定，最佳臭氧投加量和接触时间的确 定，最佳活性炭吸附时间的确定。 ( 1 ) 通过小试对三种煤质柱状z j 1 5 型活性炭碘值和亚甲蓝吸附的吸附 性能、机械性能和对有机物吸附速度、吸附量及吸附吸附等温线等指标的综合 比较得出，1 挣活性炭优于2 撑和3 群活性炭，最终l 群活性炭被确定为给水厂后置 臭氧一活性炭工艺炭滤池用炭。通过炭柱中试试验，比较各炭层厚度下出水浊度、 高锰酸盐指数、氨氮、u v 2 5 4 得出，炭层厚度在1 6 0 , - 2 0 0 c r n 高度上，活性炭的 净水效果相对比较理想。因此最终确定活性炭厚度的选择范围是1 6 0 2 0 0 c m 。 ( 2 ) 通过对4 个不同后置臭氧分配比例对活性炭净水效果的影响研究， 得出在臭氧投加比例为l ：2 条件运行下，对浊度、高锰酸盐指数、u v 2 5 4 和氨 氮四项水质指标的平均去除率分别为2 0 、4 0 o 、7 4 8 和7 9 2 。综合考虑 运行稳定性，确定最优的的后置臭氧投加比例为1 ：2 。 ( 3 ) 臭氧投加量为1 8 m g l 时，活性炭滤池对有机物的去除效果最好。当 臭氧投加量为1 妣o m s l 时，活性炭滤池出水氨氮浓度相对比较低，去除效 果最好。通过分析对比不同臭氧接触时间下活性炭滤池出水高锰酸盐指数和 u v 2 5 4 指标，发现臭氧接触时间在1 1 , - , 1 3 m i n 为最佳臭氧接触时间。基于水质特 l 山东建筑人学烦f ：学位论义 点，确定最佳的臭氧投加量为1 8 m g l ，最佳的臭氧接触时间为1l m i n 。 ( 4 ) 通过分析几个不同活性炭吸附时间，对浊度、氨氮和有机物的影响， 最终确定在现有条件下，活性炭滤池的最佳接触时间为1 4 m i n 。 本课题主要优化了给水厂后置深度处理工艺运行参数，用以指导清源水厂实 际生产运行，同时为臭氧活性炭深度处理工艺设计和运行提供较高实用价值的 相关工艺参数。 关键词：深度处理；臭氧活性炭；工艺参数；微污染 l i 山东建筑人学硕i j 学位论文 p r o d u c t i v ee x p e r i m e n a t a lr e s e a r c ho np r o c e s so p t i m i z a t i o n o fp o s to z o n e a c t i v a t e dc a r b o n z h e n gh o n g l i n g ( m u n i c i p a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yw a n gl o n g a b s t r a c t w i t hi n d u s t r i a ld e v e l o p m e n ta n da c c e l e r a t i o no fu r b a n i z a t i o n ，a m o u n to f p o l l u t a n t s ，e s p e c i a l l yo r g a n i cc o m p o u n d s ，w e r ed i s c h a r g e di n t os u r f a c ew a t e ri n v a r i o u sw a y s a sar e s u l t ，t h ep o l l u t i o ns i t u a t i o no fw a t e ri sm o r ea n dm o r es e r i o u s h o w e v e r , d r i n k i n gw a t e rq u a l i t ys t a n d a r dh a sb e e nu p g r a d e dc o n s t a n t l ya n dp e o p l e a r es e t t i n gm o r ea n dm o r es t r i c tr e q u i r e m e n tf o rd r i n k i n gw a t e rq u a l i t y d u et o l i m i t a t i o no ft r a d i t i o n a lp r o c e s s ，t r e a t m e n tf o rm i c r o p o l l u t e dw a t e rc a n tm e e tt h e c u r r e n tr e q u i r e m e n t sf o rw a t e rq u a l i t ya n ym o r e a d v a n c e dt r e a t m e n tw a se x t r e m e l y u r g e n t t h eo z o n ea n da c t i v a t e dc a r b o nt e c h n o l o g yh a sb e e nr e c o g n i z e da st h em o s t e f f e c t i v ea n dr e l i a b l et e c h n o l o g yw h i c hc o u l db eu s e dt op r o c e s sp o l l u t e dr a ww a t e r , t or e d u c et h ec o n c e n t r a t i o no fo r g a n i cm a t t e ri nd r i n k i n gw a t e ra n dt h ec h l o r i n a t i o n b y - p r o d u c t s t h eg e n e r a lc h a r a c t e r i s t i c so fy e l l o wr i v e rw e r eo b v i o u s ，s u c ha sh i 曲 l e v e l so fa m m o n i an i t r o g e n ，s e r i o u sm i c r o p o l l u t i o n ，a n ds oo n f o rt h es p e c i f i c w a t e rq u a l i t yc h a r a c t e r i s t i c so ft h es e c t i o no fy e l l o wr i v e ri nj i n a n ，t h ef u l l s c a l e e x p e r i m e n t a ls t u d yw a sc o n d u c t e di nt h eq i n g y u a nw a t e rp l a n to fs h a n g h ec o u n t y w h e r et h ep o s to z o n e - a c t i v a t e dc a r b o np r o c e s s i n gw a sa d o p t e d t h eq i n g y u a nw a t e rp l a n tw a sd e s i g n e db yr e s e a r c hi n s t i t u t eo fs h a n d o n g a r c h i t e c t u r a lu n i v e r s i t yw h i c hw a sc o m p l e t e da n dp u ti n t oo p e r a t i o ni na p r i l 2 0 0 9 t h eo p t i m u mp r o c e s sp a r a m e t e r sw e r eg o ti nt h i ss t u d yt h r o u g hs y s t e m o p t i m i z a t i o na n a l y s i so fp o s to z o n e - a c t i v a t e dc a r b o na d v a n c e dt r e a t m e n t t h e f o l l o w i n gf o u ri s s u e sw e r ed i s c u s s e d ：s e l e c t i o no fc a r b o ns p e c i e sa n dd e t e r m i n a t i o n o fc a r b o nl a y e rt h i c k n e s s ；t h ed e t e r m i n a t i o no fo z o n ed i s t r i b u t i o nr a t i o ；t h eb e s t d o s a g ea n dc o n t a c tt i m eo fo z o n e ；t h eb e s tt i m et oa c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o n i i i 山东建筑人学顺i ：学位论文 ( 1 ) i nt h el a b o r a t o r y - s c a l ee x p e r i m e n t ，t h r e ek i n d so fp i l l a ra c t i v a t e dc a r b o n f r o mc o a lo fz j - 15w e r eu s e d t h r o u g hc o m p r e h e n s i v ec o m p a r i s o no ft h e i r r e s p e c t i v ei n d i c e s ，i n c l u d i n gi o d i n ev a l u e ，t h ea d s o r p t i o np r o p e r t yw i t hm e t h y l e n e b l u e ，m e c h a n i c a lp r o p e r t y , t h ea d s o r p t i o nr a t eo fo r g a n i cm a t t e r , a d s o r p t i o nc o n t e n t a n da d s o r p t i o ni s o t h e r m t h er e s u l tr e t u r n st h a t1 撑a c t i v a t e dc a r b o nw a sb e t t e rt h a n 2 撑a n d3j | j a c t i v a t e dc a r b o n ，a n di 撑a c t i v a t e dc a r b o nw a su s e di nt h ep o s t o z o n e - a c t i v a t e dc a r b o nf i l t e r f i n a l l y c o m p a r i n gi n d i c e s o fw a t e rt u r b i d i t y , p e r m a n e n tv a l u e ，a m m o n i an i t r o g e nc o n t e n t ，u v 2 5 4v a l u eo fd i f f e r e n tc a r b o nl a y e r t h i c k n e s s ，t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h ee f f i c i e n c yo fa c t i v a t e dc a r b o nw a sr e l a t i v e l y g o o da n dt h eh e i g h to fc a r b o nl a y e rt h i c k n e s sw a s i nar a n g eo f16 0 - - , 2 0 0 c r n f i n a l l y t h eh e i g h ts h o u l db ec o n t r o l l e di nt h er a n g eo f16 0 , - - 2 0 0 e r a ( 2 ) t h r o u g hi n v e s t i g a t i o ni n t ot h ee f f i c i e n c yo fa c t i v a t e dc a r b o n 、析n l f o u r d i f f e r e n tr a t i o so fo z o n e , i ts h o w e dt h a tt h e i ra v e r a g er e m o v a le f f i c i e n c i e so f t u r b i d i t y , p e r m a n e n tv a l u e ，a m m o n i an i t r o g e na n du v 2 5 4w e r e2 0 、4 0 o 、7 4 8 a n d7 9 2 r e s p e c t i v e l yw h i l et h ed o s i n gr a t i oo fo z o n ew a s1 ：2 t a k i n gt h e o p e r a t i o ns t a b i l i t yi n t oa c c o u n t ，t h ed o s i n gr a t i oo fo z o n es h o u l db es e ta t1 ：2 ( 3 ) w h i l et h ed o s a g eo fo z o n ew a s1 8 m g l ，i th a st h eb e s tr e m o v a le f f i c i e n c y o fo r g a n i cm a t t e ri nt h ea c t i v a t e dc a r b o nf i l t e r w h i l et h et h ed o s a g eo fo z o n ew a si n ar a n g eo f1 8 - 2 0 m g l ，t h ea m m o n i an i t r o g e nw a sw e l lr e m o v e d i tw a sf o u n dt h a t t h eb e s to z o n ec o n t a c tt i m ew a sb e t w e e n11 - 13 m i nb ya n a l y z i n gt h ep e r m a n g a n a t e v a l u ea n du v 2 5 4v a l u eo ff i l t e r e dw a t e rw i t hd i f f e r e n to z o n ec o n t a c tt i m e b a s e do n w a t e rf e a t u r e s ，t h eb e s to z o n e d o s a g ew a sc o n t r o l l e da t1 8 m g la n dt h eb e s tc o n t a c t t i m e w a s1 l m i n ( 4 ) t h r o u g ha n a l y s i so f e f f e c t so nt u r b i d i t y , a m m o n i an i t r o g e n ，o r g a n i cm a t t e r i nd i f f e r e n ta c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o nt i m e ，i ti sd e t e r m i n e dt h a tu n d e rc u r r e n t c o n d i t i o n st h eb e s tc o n t a c tt i m ef o ra c t i v a t e dc a r b o nf i l t e ri s14 m i n , t h ep r o c e s sp a r a m e t e r so fp o s ta d v a n c e dt r e a t m e n tw e r ei m p r o v e di nt h i s s t u d yt od i r e c tt h ep r a c t i c a lo p e r a t i o n so fq i n g y u a nw a t e rp l a n t , a sw e l la st oo f f e r c o r r e l a t i o no p e r a t i o np a r a m e t e r sf o rd e s i g na n do p e r a t i o no fo z o n e a c t i v a t e d c a r b o na d v a n c e dt r e a t m e n tp l a n t 山东建筑人学硕i ：学位论文 k e yw o r d s ：a d v a n c e dt r e a t m e n t ；o z o n e - a c t i v a t e dc a r b o n ；p r o c e s sp a r a m e t e r s ； m i c r o - p o l l u t e d 原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研 究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不合其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使 用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人承担本声明的法律责任。 学位论文作者签名： 獬蕴堡塾日期垄坦： 8 0 k p a 。每组网格絮凝池设置4 根d n l 5 0 的穿孔排泥管，排泥阀选用s f c v - 0 1 5 0 气控角型排泥阀。沉淀池采 用斜管沉淀池，配合反应池尺寸采用4 组，沉淀池停留时间为3 5 m i n 。絮凝反 应池与沉淀池之间设置过渡区，宽度为l m ，为保证配水均匀性，沉淀池进水 墙开设布水孔，采用乙丙共聚配水板。 2 2 3v 型滤池及供气泵房 v 型滤池配合沉淀池选用3 组单排布置，每组滤池双格布置。每组滤池的有 效尺寸为2 ( 3 3 8x5 6 6 ) = 3 8 2 6 m s 。每格滤池安装1 5 块l1 0 0 r a mx l1 0 0 m m 标 准滤板，每块滤板布置d n 2 5 的长柄滤头6 4 个。滤料采用均质石英砂单层滤料： 有效粒径为0 9 m m ，不均匀系数k i o = 1 4 0 ( d 8 0 d l o ) ，厚度为1 2 0 0 m m 。承托 层采用粒径为2 0 m m 的石英砂，厚度为1 0 0 r a m 。v 型滤池的反冲洗采用气、水联 冲方式。v 型滤池的设计参数见表2 3 。 袁2 - 3 清源水厂v 型滤池设计参数 设计项目设计参数 设计滤速 反冲洗单独气冲 强度与气水联冲 历时单独水冲 表面扫洗强度与历时 过滤周期 8 m h 强度：气1 5 1 7 ( m 2 s ) 历时：2 m i n 强度：气1 5 1 7 ( m s s ) 水4 u ( m 2 s ) 历时：3 m i n 强度：水6 l ( m s s ) 历时：5 m i n 强度：水- 2 1 7 ( m 2 s ) 历时：l m i n 2 4 h 供气泵房设计平面尺寸为1 0 4 6 m x7 8 0 m 。设计采用r e 1 5 0 型鼓风机2 台( 1 用l 备) 。药剂采用聚合氯化铝，最大投加量为2 0 m g l ，投加浓度为1 0 ，计量 泵投加，管式静态混合器混合。计量泵采用脉冲式，调速运行，设投药量为1 5 0 l h 的计量泵3 台( 2 用1 备) 。消毒间设计平面尺寸同加药间。采用二氧化氯消毒装置。 投加量为1 0 m g l ，直接n a 清水池的进水管中。设反应式二氧化氯发生器3 台( 2 山东建筑人学颂i j 学位论文 用1 备) ，单台产气量为啦6 0 9 i l 。 2 2 4 臭氧接触池 臭氧接触池、臭氧发生设备间及反冲沈泵房、提升泵房合建，设计平面尺寸 为2 0 4 0 m x1 9 3 1 m 。砂滤池与炭滤池的反冲洗水为各自的滤后水，两反冲洗水池 布置在接触池的两侧。构筑物为上下两层结构，上层为臭氧发生间，下层为反冲 洗水池与反应接触池。两反冲洗水池的平面尺寸及高度相同：设计平面尺寸为 1 0 0 5 mx6 6 8 m ，设计水深为5 5 0 m ，超高为0 5 0 m 。 2 2 5v 型活性炭吸附池 活性炭吸附池的设计尺寸与v 型滤池基本一致。设计反冲洗的膨胀率保证在 2 5 3 0 ，反冲洗强度为l l l ( m 2 s ) ，历时为8 m i n 。活性炭滤池不允许采用气、 水联合冲洗方式，因为活性炭密度小，在气、水混冲过程中很容易随反冲洗水排 出池外，造成活性炭流失。在气冲洗结束后、水洗前必须静置3 5 m i n ，以使气冲 时处于悬浮状态的炭粒完全下沉。 2 2 6 清水池、吸水井及二级泵房 清水池分两座，每座有效容积为2 0 0 0 m 3 ，有效水深为3 6 0 m ，平面尺寸为 2 4 5 0 m 2 4 5 0 m ，半地下式。吸水井分为两部分：工业用水吸水井和生活用水吸 水井，为全地下式布置，其中工业用水吸水井为压力式吸水井。二级泵房平面尺 寸为2 7 3 0 m 8 0 0 m ，半地下式，布置f l g l 5 0 - 4 0 0 水泵5 台，流量为2 0 0 m 3 h ，配 套电机功率为4 5 k w ；f l g l 0 0 2 0 0 型水泵3 台，流量为1 0 0 m 3 h ，配套电机功率为 2 2 k w ；s k - 1 5 型真空泵2 台( 1 用1 备) ；3 2 y w 8 1 5 d x 型潜水泵1 台，排除室内污 水。 2 3 水质分析方法 水质指标的分析方法的依据为国家环保总局编水和废水监测分析方法 ( 第四版，2 0 0 2 ) 。本试验中主要的分析指标项目包括浊度、高锰酸盐指数 ( c o d m b ) 、氨氮( n h 3 ) 、亚硝酸盐氮( n c h - n ) 和u v 2 5 4 。其分析方法见表2 4 。 山东建筑人学颂i ：学位论义 2 3 1 高锰酸盐指数的测定 高锰酸盐指数，是指在一定条件下，以高锰酸钾( k m n 0 4 ) 为氧化剂，处 理水样时所消的耗氧化剂的量，以氧的m g l 来表示。高锰酸盐指数常被作为 水体受还原性有机和无机物质污染程度的一个综合指标。因为水样中的亚硝酸 盐、亚铁盐、硫化物等还原性无机物和在此条件下可被氧化的有机物，都可以 消耗高锰酸钾。因此，高锰酸盐指数在以往的水质监测分析书上，亦有被称为 化学需氧量的高锰酸钾法，其有别于重铬酸钾法的化学需氧量( 应用于工业废 水) 。由于在规定条件下，水中有机物不能全部被氧化，其并不是完全理论上 的需氧量，也不是反应水体中总的有机物含量的判断尺度。因此，用高锰酸盐 指数这一术语作为水质的一项指标，更符合于客观实际。高锰酸盐指数是地 表水源污染的重要污染物，地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 中规定 地表水环境质量标准高锰酸盐指数限值：l 类 2 m g l ，i i 类_ 4 m g l ，i i i 类 _ 6 m g l ，i v 类_ 3 撑，碘吸附等温线的l n 值分别为0 2 7 1 、0 2 6 9 和0 3 0 5 ，可见，三种活性炭对碘值都有较好的吸附速度， 吸附速度大小排序为：2 撑 l 扮3 存。而相关系数也都达到了0 9 5 以上，说明三种 活性炭对于碘值的吸附能力比较稳定。 将三种已进行2 0 0 目分子筛筛分并充分烘干的粉末活性炭分别与亚甲蓝 容易充分震荡混合，观察滤后液吸光度的衰减，观察活性炭对亚甲蓝溶液的吸 附性能【删。 a = ( c v ) m 式中：a 一亚甲蓝吸附值，m g g ； c 一亚甲蓝溶液浓度，m g m l ； v 一测定试样所耗用的亚甲蓝溶液体积，m l ； m 试样质量，g 。 三种活性炭的亚甲蓝吸附等温线分别见图3 - 4 、3 5 和3 - 6 。 山东建筑人学坝l ：学位论义 3 0 0r 2 5 0 嵩2 0 0 e 卿1 5 0 萋1 0 0 5 0 0 o0 0 0 20 0 0 40 0 0 60 0 0 80 0 1 平衡浓度( m g m 1 ) 图3 4l 撑活性炭亚甲蓝吸附等温线 00 0 0 20 0 0 40 0 0 60 0 0 80 0 1 平衡浓度( m g m 1 ) 图3 - 52 群活性炭亚甲蓝吸附等温线 00 0 0 20 0 0 40 0 0 6 0 0 0 8 0 0 1 平衡浓度( m g m 1 ) 图3 石3 撑活性炭亚甲蓝吸附等温线 2 4 o 0 0 o o o o 龉 狮 屿 均 嗣 一m暑哪)删釜螫 o o o o o o o 筋 加 塌 加 5 一暑m)咖蓝督 山东建筑人学硕j ：学位论文 随着试验活性炭选取量的增大，滤后亚甲蓝溶液在6 6 5 n m 下的吸光度不 断减小，可见活性炭对亚甲蓝起到了一定的吸附作用。根据图3 _ 4 、3 5 、3 - 6 可知，三种活性炭亚甲蓝吸附等温线的l n 分别为0 0 7 5 5 、0 1 0 6 8 和0 1 0 0 2 ， 即按l n 大小排序1 杈3 牧2 撑，三种型号活性炭亚甲蓝吸附等温线l n 都远远小 于1 ，可见这三种活性炭的吸附速度较为理想，吸附速度的大小排序为 1 扮3 轸2 撑。三种型号活性炭对应滤后液吸光度为0 0 0 0 6 1 时的最佳吸附量分别 为2 1 8 6 m g g 、1 8 4 8m g g 和2 0 4 9 m g g ，其按亚甲蓝最佳吸附量排序为： 1 轸3 轸2 萍。从吸附等温线拟合程度来看，三种活性炭的r 2 值分别为0 9 0 6 4 、 o 8 9 5 6 和0 9 6 2 1 ，都略小于1 ，可见三者相知都较为稳定，但存在少量的杂质， 三中活性炭杂质含量多少大小排序为：3 敬l 认2 撑，基本与对碘值吸附速度比较 相同。 测试结果如表3 1 所示，按碘值大小排列为l 轸2 扮3 撑，按亚甲蓝大小排列 为l 雨 3 轸2 撑。 表3 - 1 不同活性炭的t 剡t t t 和亚甲蓝值比较 活性炭吸附在实际生产运行中，当运行一定时间或者吸附一定的污染物时 候，需要对活性炭进行反冲洗。该水厂的活性炭池采用v 型滤池，反冲洗形式 为气、水联合冲洗。但是考虑到活性炭在气冲的时候容易浮在水面上，气冲的 同时水冲洗很容易把炭颗粒随排水排出跑掉。造成炭流失。在炭滤池生产初期， 采用的冲洗形式是单独气冲和单独水冲。当炭池体运行到三、四个月时候，炭 表层形成生物膜，可以采用气、水联合冲洗，但是要控制好反冲洗强度，以免 造成炭流失。无论采用哪种反冲形式，基本都是靠机械摩擦来去除炭吸附的污 染物和表面脱落的生物膜，破碎的活性炭会随着反洗排水流失。此外，在给水 处理中，浊度是水质监测的一个重要的常规指标，而破碎的活性炭粉末很容易 引起炭滤池的出水浊度升高，所以活性炭的机械强度也是活性炭选择考察的一 个非常重要的指标。 依据水处理用滤料( c j t 4 3 2 0 0 5 ) 分别测定三种煤质柱状活性炭的破 山东建筑人学顺i ：学位论义 碎率磨损率。分别取活性炭样品3 0 9 ，置于振荡器震荡，振幅1 5 c m ，频率1 5 0 次m i n ，震荡时间为1 5 m i n ，震荡后采分样筛筛分，并测定平行样，分别测定 其破碎率和磨损率，其测定结果见表3 2 。 表3 - 2 三种活性炭破碎率和磨损率试验结果 注：一) 样品质量( g ) ；二) 通过0 5 m m 筛而截留在0 2 5 r a m 筛的样品质量( g ) ；三) 通 过0 2 5 m m 筛的样品质量( g ) ；四) 破碎率( ) ；五) 磨损率( ) ；六) 破碎率和磨损 率和( ) ；七) 标准极限( ) 。 由表3 2 知，1 炭平均破损率为0 0 9 ，磨损率为0 1 6 ，破碎率和磨损 率之和为0 2 5 ，小于标准规定2 ，机械性能符合要求；2 撑炭平均破损率为 0 0 9 ，磨损率为0 1 7 ，破碎率和磨损率之和为0 2 6 ，小于标准规定2 ， 机械性能符合要求；3 j f j 炭平均破损率为0 0 9 ，磨损率为0 1 6 ，破碎率和磨 损率之和为0 2 5 ，小于标准规定2 ，机械性能符合要求； 3 1 2 活性炭吸附速度比较分析 试验原水为水厂进厂水配水，试验中把c o d m 。和u v 2 5 4 作为水中有机污染 物的综合指标进行分析。三次试验的原水水质见表3 3 。将三种型号的活性炭 分别放入蒸馏水中浸泡2 4 h ，然后于烘箱内1 0 5 t 2 恒温烘烤4 8 h ，至恒重，然后 再将其碾磨，使其成粉末状活性炭，能通过2 0 0 目以下的筛孔筛。碾碎成粉末 活性炭的原因是颗粒活性炭达到吸附平衡所需要时间比较长，一般需要几天甚 山东建筑人学硕 ：学位论文 至几十天，但是试验要在短时间内完成，所以将颗粒活性炭碾碎成粉末状。在 试验中，使用电子天平精确称取5 0 m g 烘干并研细的活性炭粉末，分别放入l o 个1 5 0 m l 的细口瓶中，滤纸过滤后测定滤后溶液的c o d m n 和u v 2 5 4 。取样时 间为震荡15 m i n 、3 0 r a i n 、4 5 m i n 、l h 、1 5 h 、2 h 、2 5 h 、3 h 、4 h 和5 h 。 袁3 - 3 试验原水水质指标 3 1 2 1 对高锰酸盐指数的吸附 种类不同的活性炭对c o d m n 的吸附速度及去除效果是不同的。l 撑活性炭 吸附后水中的高锰酸盐指数为1 3 7 0 m g l ，对c o d m n 的总去除率为6 4 0 4 ，； 从c o d m n 的吸附过程中很容易发现，吸附时间为4 5 m i n 时，活性炭对水中的 c o d m n 的去除率可以达到4 1 5 0 ，在以后的2 h 内，对c o d m n 的去除率上升都 是小幅度的，到了吸附时间为3 h 的时候，吸附基本达到了稳定状态，去除率达 到了6 1 1 5 。4 5 m i n 内高锰酸盐指数的去除率占总去除率的8 4 4 3 ，在吸附时 间为3 h 时，高锰酸盐指数去除率占总去除率的9 5 5 0 。由此可知，1 撑活性炭 吸附c o d m n 时，在吸附时间为3 h 时，达到吸附平衡。在前4 5 m i n 内，1 撑炭对 高锰酸盐指数的平均吸附速度为2 7 5 m g ( l h ) ，5 h 高锰酸盐指数的平均吸附速度 为为0 4 8 8m g ( l h ) 。1 稃活性炭在1 5 3 0 m i n 段对高锰酸盐的吸附速度最大，此 段时间内对高锰酸盐指数的吸附速度为4 9 2 m g ( l h ) 。 2 撑活性炭吸附后的水中高锰酸盐指数为1 8 5m g l ，对高锰酸盐指数的总 的去除率为5 0 ；在对高锰酸盐指数的吸附过程中，在吸附3 h 时，2 撑活性炭 对c o d m n 的去除率为4 8 6 5 ，占总去除的9 7 3 0 。2 撑活性炭对高锰酸盐指数 的平均吸附速度为0 3 7 0 m g ( l h ) ，吸附前4 5 m i m 内的平均吸附速度为2 1 6 m g ( l h ) ，在1 5 3 0 m i n 时间段，2 群活性炭吸附速度最大，为3 4 0 m g ( l 1 1 ) 。 水样经3 撑活性炭吸附后的c o d m n 为1 6 7 3 m g l ，该炭对c o d m n 的总去除 率为5 5 4 0 ；从对c o d m n 的吸附过程中不难发现，吸附时间4 5 m i n 时，该活 性炭对水中的c o d m n 的去除率就达到4 0 5 3 ，在随后的2 h 内，对高锰酸盐的 山东建筑人学硕i ：学位论义 去除率逐渐上升的，但是上升幅度不大，到了吸附时间3 h 的时候，对c o d m n 去除率达到了5 4 6 7 ，该活性炭对高锰酸盐指数吸附基本达到了稳定状态。 4 5 m i n 内的高锰酸盐指数的去除率占总的去除率的7 2 2 2 ，在吸附时间为3 h 时，去除率占总去除率的9 8 7 0 。由此不难得出，3 撑活性炭吸附c o d m n 达到 吸附平衡所需的时间为3 h 。在4 5 m i n 内，3 群活性炭对c o d m n 平均吸附速度为 2 0 3 m g ( l h ) ，5 h 的平均吸附速度为为0 4 1 5m g ( l h ) 。在1 5 3 0 m i n 时间段，3 撑 活性炭对c o d m n 吸附速度最大，为3 6 4 0 m g ( l h ) 。三种型号活性炭对高锰酸 盐指数吸附情况见图3 7 。 o 、 兽 、_ ， 籁 靼 捌 镪 勰 惶 4 5 4 l 0 5 o o) 2 50 50 7 5l1 5zz 5345 吸附时间( h ) e 巫童巫至匾隧 图3 7 活性炭对高锰酸盐指数的吸附速度 从图3 7 中可知，在吸附的前4 5 m i n ，三种类型的活性炭对c o d m n 的吸附 速度都相对较快，在4 5 m i n 后吸附速度逐渐变小，最终曲线趋子平缓。不周点 是，在吸附的前4 5 分钟，三种型号活性炭相比，吸附曲线斜率最大的为l j | 活 性炭，其次是2 撑活性炭和3 活性炭，2 群活性炭和3 撑活性炭斜率相差不大，这 说明1 群活性炭对c o d m 。吸附速度最大，吸附效果最好。并且，l 撑活性炭吸附 后的水中残留的c o d m n 含量最低。 因此，从三种型号活性炭对高锰酸盐指数的吸附速度和去除率来分析，最 优的活性炭为l 撑活性炭，其次是2 群活性炭，最后是3 撑活性炭。 3 1 2 2 对u 5 4 的的吸附 u v 2 5 4 是综合有机物的另一个表征参数，三种活性炭对u v 2 5 4 的吸附规律 山东建筑人学硕一i ：学位论文 与对c o d m n 的吸附规律相似。1 撑活性炭吸附后的紫外吸光度值为0 0 0 8 2 c m ， 对u v 2 5 4 的总去除率为8 2 3 7 ，；在吸附时间为2 h 时，u v 2 5 4 的去除率达到了 7 5 1 1 ，占总去除率的9 1 1 2 ，在吸附2 h 之后，u v 2 5 4 的去除率相对比较稳定， 在吸附的前4 5 m i n 内，l 活性炭对u v 2 5 4 平均吸附速度为0 0 3 0 e r a 1 h - 1 ；前5 h 内的平均吸附速度为0 0 0 7 7c n l 1 h 1 ；从图3 8 中可以发现，在0 - - 1 5 m i n 时间段， 1 撑活性炭对u v 2 s 4 吸附速度最大，相对应的吸附速度为0 0 4 1 6t i n 1 h - 1 。 2 群活性炭吸附后的溶液吸光度为o 0 1 1 4c l n 一，该炭对水中u v 2 5 4 的总去除 率为7 5 2 1 ，吸附过程中，平均吸附速度是0 0 0 6 9c m | o h 1 ，吸附的前4 5 m i n 的平均吸附速度为0 0 2 6 5c m - 1 h - 1 ，最大吸附速度时间段出现在1 5 3 0 m i n 段， 这段时间的吸附速度为0 0 3 2 4c m 1 h 一。 3 撑活性炭对水中u v 2 5 4 的总去除率为7 0 4 8 ，吸附后水样中的u v 2 5 4 值 是0 0 1 3 4 e m ，该炭；3 撑活性炭对水中u v 2 5 4 的吸附过程的平均吸附速度为 0 0 0 6 40 1 1 1 h - 1 ，吸附的前4 5 m i n 的平均吸附速度为0 0 2 6 9e m 1 h ，在1 5 3 0 m i n 段吸附速度最大，此时段的吸附速度为0 0 3 5 6c m - i h 。三种活性炭对u v 2 5 4 的 吸附速度见图3 8 。 o 0 5 o 0 4 吕 0o 0 3 趔 墼o 0 2 督 0 o l 0 吸附时间( h ) 叵活性2 # 逦苤 亟亟因 图3 - 8 活性炭对u v 2 5 4 的吸附速度 通过图3 8 可以发现，在吸附的前l h ，三种活性炭对u v 2 5 4 的吸附速度比 较快，在吸附时间l