粉状活性炭（PAC）在城市水厂应急处理中的分析应用

本文结合笔者多年实践，详细分析闸述了城市水厂粉状活性炭（PAC）应急投加系统中的主要作用因素，通过具体试验，详细论证了粉状活性炭（PAC）处理污染原水的具体功能效果；对水厂实际投加效果监测进行了分析评价，并提出了具体应急方案和建议。

1 引言

现代城市由于工业经济的发展，城市水厂的水源容易发生突发性污染，而目前水厂增加深度处理工艺的可能性又非常小，因此，如何在尽量少改动当前工艺的基础上，控制由于突发性污染所致的污染物，确保供水安全，是当前需要迫切解决的问题。同时，国内出现的一些水源污染突发性事件，特别是松花江水污染事件，给我们提供了-些启示：利用投加粉状活性炭（PAC），能够迅速有效地处理水中的污染物，保证城市供水安全。

2 粉状活性炭（PAC）在应急水处理中的主要影响因素

粉状活性炭（PAC）的粒径一般为10~50m，分为果壳活性炭、木质活性炭和煤质活性炭。煤质活性炭的孔隙大小介于两者之间。煤质活性炭具有较多的过渡孔隙及较大的平均孔径，因此能有效地除去水中大分子有机物。粉状活性炭因其颗粒小，比表面积大，粉状活性炭吸附效果特别显著，吸附速度较快，同时可增加絮凝矾花的核心作用，提高悬浮颗粒的碰撞机会，可提高混凝工艺的处理效果，并有利于浮渣的去除。一般情况可与混凝过程相结合，直接投加到原水中，经混合吸附水中有机和无机杂质后，粘附在絮体上的炭粒大部分在沉淀池中成为污泥后排除，常应用于季节性水质恶化时的间歇处理以及突发性水质污染。水厂在应急使用PAC时应注意较佳炭种选择、投加点选取以及投加量确定这三个重要影响因素。

2.1 炭种选择

粉状活性炭因其孔隙形状大小分布、表面官能团分布以及灰分组成和含量等性质的不同，表现出不同的吸附特性。这种化学性和孔隙组成的不同，会影响有机物在活性炭孔隙中的迁移和扩散速度，并使活性炭对有机物的吸附具有一定的选择性。在水处理中，对于不同的水质，所采用的活性炭炭种会不同，所以应在实验的基础上，选择合适该水源水质的**经济的炭种，采用静态吸附试验，可以初步判断活性炭的吸附能力和吸附速度，初选较佳炭种。

2.2 投加点选取

粉状活性炭投加点选择主要解决可由混凝去除与粉状活性炭吸附去除有机污染物的竞争问题，和絮凝体对粉状活性炭颗粒的包裹问题，目的是在充分发挥混凝去除有机污染物能力的同时，再利用粉状活性炭去除剩余有机污染物，而又要避免絮凝体对粉状活性炭颗粒的包裹，使总去除率很高，粉状活性炭用量省。不同投加点具有的水利条件不一样，导致粉状活性炭的吸附效果差别很大。对于不同的原水水质，粉状活性炭的较佳投加点也有所不同，因此投加点应视情况具体分析。

2.3 投加量确定

对于PAC的投加量，当投加较少时，其吸附容量可以充分利用，PAC基本上没有浪费，但同时目标物质出水浓度则较高，难以达标。相反，若PAC投加过多，虽然目标物质出水浓度很小，能满足饮用水要求，但PAC没有被充分利用，制水成本会很高。因此，应根据水厂的实际水质情况，确定合理、经济的投加量。

2.4 其他影响因素

除了上面这三个重要的影响因素，其他因素的影响作用也不容忽视。而环境因素如pH值、温度、并存有机物等均不同程度的影响PAC的吸附效果。采用投加粉状活性炭(PAC)进行强化黄浦江下游原水常规工艺处理效果的试验，结果表明：调节pH值为6.0~6.5时其处理效果达到较好。虽然混凝预处理可以去除大分子有机物，避免某些胶体颗粒的在粉状活性炭上的竞争吸附，但水中仍然存在一些背景有机物可能会参与竞争吸附。这种竞争吸附毫无疑问会降低粉状活性炭对目标有机物的去除。

3 粉状活性炭（PAC）处理突发污染原水的效果分析

3.1 粉状活性炭作用原理与材料

粉状活性炭PAC颗粒细，粒径从几目到几百目，是具有弱极性的多孔吸附材料，有很强的吸附能力和稳定的化学性能，不易再生，成本高，在原水突发污染的情况下，投加PAC能很好地吸附和去除污染物。PAC的吸附过程可分为：快速吸附、基本平衡和完全平衡3个阶段。快速吸附大约需要30min，就可以达到70%~80%的吸附容量，2h可以基本达到吸附平衡，并达到较大吸附容量的95%以上，再继续延长吸附时间，则吸附量的增量较小。诸多试验及实践证明，在吸水井、快混池、絮凝初期和絮凝中后期各个工艺阶段，以吸水井处投加粉状活性炭（PAC）效果好。

此次试验所选用的PAC为煤质碳，质量指标为300目，碘值≥916mg/g，亚甲兰值≥180，比表面积800~1200m2/g，混凝剂为聚合氯化铝。