可吸附污染物应急处理技术

1、 水资源突发事件应急净水技术徐 璇 概概 述述v 我国供水系统应急净水存在的问题（1）城市净水工艺普遍不具备应对水源突发性污染的处理能力 现有处理工艺仅针对满足标准的水源水质设计，一般未留处理余量（2）缺乏全面系统的应对突发性水源污染的城市供水应急净化技术 重金属污染物应急处理技术2藻类及微生物应急处理技术4还原性污染物应急处理技术3 3可吸附污染物应急处理技术3 1主 要 内 容 1 可吸附污染物应急处理技术渭河漏油事故渭河漏油事故 1 可吸附污染物应急处理技术安徽潜山自来水污染事件安徽潜山自来水污染事件 1 可吸附污染物应急处理技术1.1 活性炭对污染物的吸附特性基本特性 具有巨大的表面积

2、（800-1300 m /g ） 吸附性能好2表1 不同种类有机物在活性炭上的吸附特性容易吸附的有机物难以吸附的有机物1.芳香溶剂类 苯、甲苯、硝基苯等 2.氯化芳香烃 多氯联苯、氯苯、氯萘等 3.酚和氯酚类 4.多环芳烃类 二氢苊、苯并芘 5.农药及除草剂类 DDT、艾氏剂、氯丹、六六六等6.氯化烃 四氯化碳、氯烷基醚等7.高分子烃类 染料、石油类、胺类、等1.醇类2.低分子酮、酸、醛4.高分子有机物或胶体有机物3.糖类（含淀粉）5.低分子脂肪类 1 可吸附污染物应急处理技术影响吸附的主要因素 吸附质的物理化学性质 平衡浓度 吸附速率 吸附质的分子大小 温度影响图1 粉末活性炭对硝基苯的吸附

3、效果快速吸附快速吸附基本饱和基本饱和吸附平衡吸附平衡 1 可吸附污染物应急处理技术 吸附容量0.0000.0050.0100.0150.0200.0000.0050.0100.0150.0200.0250.030y = 0.1206x0.6166R2 = 0.8506Ce (mg/L)x/m (mg/mg)图2 粉末活性炭对硝基苯的吸附等温曲线 1 可吸附污染物应急处理技术 水源水质对吸附性能的影响0.000.020.040.060.080.100601201802403003600.017mg/L吸附时间(min)硝基苯浓度(mg/L)0.0143mg/L(去离子水)0.0123mg/L(原

4、水)0.0442mg/L(去离子水)0.0367mg/L(原水)0.0862mg/L(去离子水)0.0889mg/L(原水)图3 原水和去离子水配水中硝基苯去除效果和速率比较 1 可吸附污染物应急处理技术温度对吸附性能的影响 0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.030020406080100120吸附时间(min)硝基苯浓度(mg/L)T=5T=10T=15T=20T=25图4 不同温度下粉末活性炭对硝基苯吸附过程的影响 1 可吸附污染物应急处理技术1.2 粉末活性炭应急吸附工艺 粉末活性炭的选择图5 不同材质活性炭对硝基苯的吸附性能 粉末活性炭的吸附能力： 与碘值

5、、亚甲蓝值等参数有关，与材质、粒径大小没有直接关系。 1 可吸附污染物应急处理技术1.2 粉末活性炭应急吸附工艺 粉末活性炭的选择图6 不同粒径粉末活性炭对硝基苯的吸附速率（左）和吸附容量（右） 1 可吸附污染物应急处理技术表2 粉末活性炭性能参考指标项目GB/T13804-92、JWWAK113-1974部分控制指标 碘值 （mg/L) 亚甲兰值 （mg/L) 强度 （%) 充填密度 （g/cm ) 3粒度 （200目通过率%) 干燥减量 （%) pH值 灼烧残渣 （%) 镉Cd （mg/L) 锌Zn （mg/L) 氯化物 （%) 铅Pb （mg/L) 砷As （mg/L) 电导率 （s/c

6、m) 8001000 90120 85.090.0 0.3280.090.0 10.0 7.011.0 5 50 0.5 10 1 2 900 1 可吸附污染物应急处理技术 粉末炭投加方案 取水口投加粉末活性炭原水粉末活性炭混凝剂出水取水口与净水厂之间的距离最好满足12小时以上的输水时间 输水时间小于30分钟，需要增加粉末活性炭的投加量 限制性因素图7 取水口投加粉末活性炭工艺流程图吸水井泵站混合絮凝沉淀滤砂消毒 1 可吸附污染物应急处理技术 水厂内投加粉末活性炭原水粉末活性炭混凝剂出水图8 水厂内投加粉末活性炭工艺流程图 粉末炭吸附时间不足 水厂混凝反应时间一般不到30min，吸附时间短，吸

7、附能力发挥不足，需加大粉末炭投加量限制性因素混合絮凝沉淀砂滤消毒 1 可吸附污染物应急处理技术投加活性炭时，同时投加混凝剂会对活性炭的吸附性能产生明显影响吗？ 图9 铝盐混凝工艺对活性炭吸附性能的影响 图10 铁盐混凝工艺对活性炭吸附性能的影响 1 可吸附污染物应急处理技术 粉末活性炭投加系统 粉末活性炭投加方法粉末炭投加方法干式投加法湿式投加法 设备比较简单，占地面积减少 设备易出故障，需要配备专门的维护 人员 需要设专门的炭浆池，占地面积较大，设备也较复杂 计量精确，混合均匀图11 干式粉末活性炭投加示意图图12 湿式粉末活性炭投加示意图 1 可吸附污染物应急处理技术 粉末活性炭包装及拆包

8、方式包装方式散装大包装（5001000kg） 设备投资少，运行成本低，工人劳动强度小，操作环境无粉尘外泄等 要求水厂与厂家距离较近，方便运输 投加时劳动强度较大，设备防尘要求较高 采购不受地域限制，购买数量灵活等小包装（2025kg） 投资成本较少，运行费用不高，劳动强度小，粉尘外泄小，购买不受地域限制等拆包方式人工拆包自动拆包 适用于短时、应急性投加 新建水厂、水厂改造不建议使用 可实现自动控制和防尘防泄漏要求，工作环境好，劳动强度小 1 可吸附污染物应急处理技术 粉末活性炭投加系统的组合工艺组合工艺大包装自动拆包湿式投加散装炭压力上料湿式投加系统小包装真空上料干式投加系统小包装自动拆包湿式

9、投加系统 设备比较简单，占地面积小，集成度高，整体密封性好 干粉投加机需要专门维护 投加精确，运行稳定，能通过配管实现多处同时投加 占地面积大，投资较大 设备简单，投资少，劳动强度小，工作环境好 需水厂和活性炭厂家距离较近，运输方便 设备集成度好，自动化程度高，占地面积小粉尘泄漏少，系统较稳定可靠，适用于大中型水厂图13 小包装真空上料干式投加系统示意图图14 小包装自动拆包湿式投加系统示意图图15 散装炭压力上料湿式投加系统示意图图16 大包装自动拆包湿式投加系统示意图 v粉末活性炭投加系统设计注意事项v 远离氯和二氧化氯投加点。一般在投加粉末活性炭时不进行预氯化处理。v 投加浓度5-50m

10、g/L为宜。v 炭浆料调配浓度5-10%为宜。v 注意防火、防爆，需设淋浴室。v 可采取强制扩散措施增强吸附效果。1 可吸附污染物应急处理技术 1 可吸附污染物应急处理技术1.3 颗粒活性炭改造炭砂滤池法 颗粒活性炭分类 柱状炭 直径一般为1.52mm，长度为35mm 破碎炭 粒径一般为24mm 颗粒活性炭滤池应急处理能力 考虑因素： 能应对的最高污染物浓度 在持续污染时能使用的最大寿命与活性炭滤池对该污染物的吸附带高度、活性炭吸附性能下降速度有关 1 可吸附污染物应急处理技术 新颗粒活性炭滤池a.总数据b.局部放大图17 新颗粒活性炭滤柱对不同浓度硝基苯原水吸附效果表3 不同原水硝基苯浓度下

11、GAC滤层工作带高度（8m/hr滤速）硝基苯浓度（mg/L）工作带高度（mm）0.0171400.0852600.2113600.2980.341460560 1 可吸附污染物应急处理技术 旧颗粒活性炭滤池表4 使用135天前后性质变化碘值亚甲兰值苯酚值水分1008mg/g211mg/g169mg/g5.02%757mg/g143mg/g132mg/g 38.5%使用前使用后a.总数据b.局部放大图17 旧颗粒活性炭滤柱对不同浓度硝基苯原水吸附效果 1 可吸附污染物应急处理技术 颗粒活性炭滤池的应急运行时间图18 新颗粒活性炭应对超标12倍污染的运行时间试验 1 可吸附污染物应急处理技术 颗粒

12、活性炭的应用形式应用形式活性炭滤池活性炭压力过滤器 对事故污染物有一定的应对能力 应急能力随颗粒炭的使用时间延长而降低 应急应对超标10倍以上的污染物时其有效工作时间十分有限 可用于常规处理工艺水厂应对应急事件炭砂滤池 可用于应对水源水硝基苯污染事故 使用规模非常有限图19 GHT型活性炭压力过滤器简筒图 1 可吸附污染物应急处理技术1.3 活性炭应急吸附工艺比较表5 两种活性炭应急吸附工艺特点比较粉末活性炭吸附工艺优点缺点实施方便，使用灵活，可根据水质改变活性炭投加量，在应对突发污染时可采用大的投加计量，几乎不影响产水能力。部分细炭末被混凝去除的效果较差，会进入滤池，增加滤池负担，造成过滤周

13、期缩短。此外，已吸附有机污染物的废气炭应妥善处置，防止二次污染。颗粒活性炭吸附工艺可长期稳定地吸附水中的微量污染物，直至活性炭饱和后再挖出废炭进行再生。吸附时间有限，不适宜单独用于应急处理。经济单价：50006000元/吨药剂成本：0.050.06元/m3 单价：50007000元/吨药剂成本：2.31元/m3 1 可吸附污染物应急处理技术1.4 典型案例2005年松花江硝基苯水污染事件2005年11月30日13时36分，中石油吉林化学工业公司双苯厂发生爆炸，约100t化学品泄漏进入松花江，其中主要化学品为硝基苯，造成了松花江流域重大水污染事件。 1 可吸附污染物应急处理技术 取水口投加粉末活

14、性炭 1 可吸附污染物应急处理技术 松花江水污染事件应对措施及效果常规处理工艺对硝基苯基本无去除作用，混凝沉淀只能去除常规处理工艺对硝基苯基本无去除作用，混凝沉淀只能去除2%-5%2%-5%；化学稳定性强，高锰酸钾、臭氧等都不能将其氧化；化学稳定性强，高锰酸钾、臭氧等都不能将其氧化；生物分解速度慢。生物分解速度慢。硝基苯容易被活性炭吸附，因此最终采用活性炭吸附法对水厂进行改造硝基苯容易被活性炭吸附，因此最终采用活性炭吸附法对水厂进行改造 v 具体措施包括：具体措施包括：v （1 1）取水口投加粉末活性炭）取水口投加粉末活性炭 超标严重时，活性炭投加量超标严重时，活性炭投加量40mg/L,40mg/L,管道流经时间约管道流经时间约1-2h;1-2h; 轻微超标时，活性炭投加量轻微超标时，活性炭投加量20mg/L20mg/L 后续确保水质，活性炭投加量后续确保水质，活性炭投加量5-7mg/L5-7mg/Lv 改造砂滤池改造砂滤池 在砂滤池中增加在砂滤池中增加0.4-0.5m0.4-0.5m的颗粒活性炭层。的颗粒活性炭层。1 可吸附污染物应急处理技术 v 处理效果处理效果（1 1）供水水质达标，硝基苯浓度低于）供水水质达标，硝基苯浓度低于0.017mg/L0.017mg/