给水深度处理工艺中活性炭选用、失效判定及运行管理-北极星水处理网

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臭氧生物活性炭处理工程是给水深度处理最常用的技术工艺。从该工程运行的各项费用可知，活性炭占其比重较大，因此选择合适的活性炭，以取得技术与经济整体利益的最优化对于水厂生产运行尤为重要。活性炭种类多、性能差异较大，因此活性炭的合理选择成为了我国水厂目前普遍面临的一个问题，此外还包括活性炭的失效评判标准、使用寿命等问题。

除强度、水分等指标外，选择活性炭的更重要指标是吸附性能，其与活性炭使用寿命、费用和出水水质等息息相关。通常，碘吸附值、亚甲基蓝吸附值可作为活性炭表面微孔数量的表征，但不能完全反映活性炭处理水中有机物的能力，并且随着活性炭使用年限的延长，碘值、亚甲蓝值等反应吸附性能的指标会逐渐弱化。因此，在使用活性炭之前，结合具体水质对活性炭进行静态吸附、动态穿透等试验显得十分重要。如能对水中有机物分布、活性炭表面性质进行更精确、微观的分析，根据当地目标水质要求确定选型，将更有助于水厂选炭。

上海早在十五期间就已经开展了臭氧-生物活性炭深度处理工艺研究，本文以杨树浦水厂36万m3/d的深度处理示范工程为例，针对臭氧活性炭深度处理工艺运行管理中的关键问题进行总结和研究，提出相应的运行管理建议。

杨树浦水厂36万m3/d的臭氧生物活性炭深度处理示范工程自2002年开始建设，2007年底完工并启动调试，至2008年9月调试完成交付使用。建设前期，臭氧生物活性炭深度处理技术在上海水厂的应用并不广泛，经验并不丰富，因此保守选择了较高吸附指标的活性炭。为了进一步比较不同种类的活性炭在生产运行中的去除效果，选用了原煤破碎炭，柱状破碎炭和压块破碎炭这三种不同种类的活性炭，从活性炭吸附性能、机械强度和水质处理效果等多方面进行系统分析不同活性炭间的差异。

1 不同种类活性炭的应用效能比较

1.1 吸附性能对比

在当时活性炭应用还不是很广泛的情况下，为了进一步比较不同规格活性炭在生产运行中去除效果的差别，杨树浦水厂选用了不同的碘值和亚甲蓝值、不同规格的活性炭。作为对比试验的活性炭吸附指标均较高，3种类型炭的碘值都>1 000 mg/g。根据近年来水厂深度处理工艺的实践经验可知，并非碘值和亚甲蓝值越高，活性炭对水中有机物的去除效果就越好，这两者并无必然的对应关系，如表1、表2所示。不同吸附值的颗粒活性炭在投入运行初期的处理效果可能略有差异，但中后期的效果几乎无差别。

由表1、表2可知，3格炭池中新炭的碘值都>1 000 mg/L，亚甲蓝值约200 mg/L，运行2年后，活性炭的碘值、亚甲蓝值吸附指标均下降到了较低的程度，降幅约50%。使用2年后活性炭的碘值约500~600 mg/g，亚甲基蓝值约100~110 mg/g。运行5年后的碘值和亚甲兰值进一步降低，碘值降到了约200 mg/g，亚甲基蓝值<75mg/g。运行6年后的活性炭碘值基本比运行5年的活性炭降低约50 mg/g，运行7年多的活性炭碘值下降幅度逐渐减缓，仅比运行6年多的活性炭降低约20 mg/g。

总体而言，随着活性炭运行时间的延长，碘值及亚甲基蓝值均呈下降趋势，运行初期的降幅远大于中后期，说明初期活性炭以吸附为主，而中后期的吸附作用减弱，此时以生物作用为主。

根据国内的使用经验，当活性炭碘吸附值≤600 mg/g时，表明活性炭的吸附性能很差，由此说明在生物活性炭处理的中后期，吸附作用已不占据主导地位，以生物降解作用为主，但是炭池运行后期，活性炭对有机物的去除效果变化较小，如图1所示。运行了已有7年时间的炭池高锰酸盐指数去除率稳定在20%左右，且各炭池出水CODMn浓度仍在1 mg/L左右。因此仅采用碘值与亚甲蓝值作为炭柱运行的控制指标是欠妥的，还应该考虑炭池出水水质指标，进行活性炭换炭或再生的判断。

1.2 机械强度对比

活性炭的强度与活性炭的使用寿命有一定的关系，活性炭应保证足够的机械强度，冲洗时耐磨损，损耗率较小。由表3可知，旧炭虽然使用了多年，但强度仍较高，高于国家标准规定的90%，使用年限对活性炭强度的影响不大。

表3 炭样的强度对比

1.3 处理效果对比

1.3.1 耗氧量

由图1还可知，在臭氧活性炭工艺运行初期，各炭池对CODMn的去除率均高达50%以上，此时活性炭滤池的运行主要处于吸附期。随着运行时间的延长，活性炭吸附逐渐饱和，运行2年后，各炭池对CODMn的去除率均下降了30%左右，去除率约20%，此时生物活性炭滤池的有机物去除主要以生物降解作用为主。随着活性炭运行的时间延长，炭池对有机物的去除效果变化较小。

原标题：【大家之言】给水深度处理工艺中活性炭选用、失效判定及运行管理

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