水處理活性炭

關(guān)于水處理活性炭第一部分活性炭的基礎(chǔ)知識2/62第2頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第一章活性炭的概念活性炭是一種多孔的炭結(jié)構(gòu)，因其具有巨大的比表面積（1克質(zhì)量的表面積高達1200-1300㎡甚至更大），可吸附去除多種化學(xué)物質(zhì)，活性炭能選擇性地吸附非極性物質(zhì)，孔徑大小不同的孔隙，能吸附分子大小不同的物質(zhì)。活性炭能夠從含量極微的體系中進行吸附，并能脫附再生，是其他技術(shù)很難達到的，因而其廣泛應(yīng)用于水質(zhì)凈化，大氣環(huán)保，食品制造，化工、醫(yī)藥等行業(yè)。3/62第3頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第二章活性炭應(yīng)用的簡單介紹作為催化劑和催化劑的載體作為醫(yī)藥保健品使用、清腸劑腎病病人血液透析應(yīng)用于無公害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土壤改良、制作高能電動汽車電池液相吸附氣相吸附其他應(yīng)用食品工業(yè)的應(yīng)用水質(zhì)凈化制藥工業(yè)的應(yīng)用化學(xué)工業(yè)和其他工業(yè)的應(yīng)用大氣污染的治理有害有毒氣體的防護其他工業(yè)用途4/62第4頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第二章活性炭在水質(zhì)凈化處理中的應(yīng)用活性炭對分子量在500～3000的有機物有十分明顯的去除效果，去除率一般為70%～86.7%，可經(jīng)濟有效地去除嗅、色度、重金屬、消毒副產(chǎn)物、氯化有機物、農(nóng)藥、放射性有機物等?；钚蕴績艋幚硪子谧詣涌刂?，對水量、水質(zhì)、水溫變化適應(yīng)性強，目前常用的活性炭使用方法主要有

一、粉末活性炭投加（PAC）、

二、顆?；钚蕴课絻艋℅AC）、

三、生物活性碳處理（BAC）三大類。

。第5頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第三章

活性炭的生產(chǎn)工藝5/62含炭物質(zhì)（煤，椰子殼，瀝青，木屑等）炭化料活化料活性炭成品炭化（高溫?zé)峤猓┗罨ɑ罨瘎┐蚩祝┖筇幚恚ň?、破碎、篩分、包裝）3.2.1活性炭簡化生產(chǎn)工藝圖第6頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第四章6/624.1活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)參照前蘇聯(lián)科學(xué)院的杜比寧（DUBININ）劃分法，活性炭的孔隙分類如下：微孔孔隙直徑≤2nm中孔孔隙直徑＝2nm-50nm大孔孔隙半徑＞50nm微孔又分為真微孔（d＜0.6-0.7nm）和次微孔（0.6-0.7nm＜d＜1.5-17nm），并指出研究和生產(chǎn)次微孔發(fā)達的活性炭是活性炭工作者的重要任務(wù)。?；钚蕴康目紫督Y(jié)構(gòu)模型圖活性炭的空隙結(jié)構(gòu)、孔徑分布及功能第7頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第四章6/624.2活性炭的孔徑分布微孔（孔徑小于2nm)擁有很大的比表面積，微孔構(gòu)成的內(nèi)表面積占總面積的95％以上，活性炭對有機物的去除主要是微孔吸附作用。活性炭的孔徑特點決定了它對不同分子大小有機物的去除效果不同。試驗結(jié)果表明，活性炭易于吸附水中苯類化合物和小分子量腐殖質(zhì)，對分子量500-1000的腐殖質(zhì)，可吸附面積達GAC吸附面積的25％去除率一般為70％～86.7％，而對分子量小于500和大于3000的有機物則達不到有效去除的效果活性炭的空隙結(jié)構(gòu)、孔徑分布及功能第8頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第四章4.3活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)功能圖尺寸（nm）

1

10

102103104105106

（mm）

10-6

10-5

10-410-310-210-11

孔隙

微孔中孔大孔

功能

吸附小分子吸附大分子

擔(dān)載觸媒，藥劑擔(dān)載細(xì)菌，微生物

7/62活性炭的空隙結(jié)構(gòu)、孔徑分布及功能第9頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第四章8/624.4.美國陶氏（DOW）化學(xué)公司水污染尺寸一覽表活性炭的空隙結(jié)構(gòu)、孔徑分布及功能第10頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第五章活性炭使用性能一般性探討及選擇5.1涉及到活性炭使用的活性炭常用性能：1）顆?；钚蕴繖C械強度，由于顆?；钚蕴吭谑褂眠^程中，要反沖洗及再生操作；因而活性炭要有一定的機械強度。因煤質(zhì)活性炭原料來源廣泛、機械強度好，故自來水、工業(yè)廢水處理用活性炭通常選用煤質(zhì)活性炭。2）活性炭的吸附性能，活性炭的吸附性能和活性炭的孔徑分布有很大關(guān)系，一般而言，孔徑小的無煙煤活性炭適合于脫臭及溶劑回收的氣相吸附中；孔徑較大的煙煤活性炭適、用于水中去除各種有機物及農(nóng)藥之類的液相吸附中。3）活性炭性能差異性特征由于原料和活化方法的不同，造成活性炭成品孔徑分布狀態(tài)、表面結(jié)構(gòu)等方面的差異，給活性炭的性能帶來很大的差別，所以必須根據(jù)使用目的選擇最合適的活性炭及使用方法。9/62第11頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第五章活性炭使用性能一般性探討及選擇9/624）吸附速度吸附速度用于預(yù)測要讓吸附物質(zhì)與活性炭接觸多長時間才能達到目的，根據(jù)吸附速度可以決定吸附裝置的大小，在等溫條件下，活性炭的吸附速度由下述3個過程決定。在活性炭顆粒表面上流體薄膜內(nèi)的物質(zhì)移動速度活性炭顆粒內(nèi)的擴散速度向顆粒內(nèi)空隙內(nèi)移動的速度計算速度的方法有（Boyd）法、（Kay）法、德賴等、及橋本法，各有一套理論，可以參考，一般認(rèn)為，在活性炭的場合，顆粒活性炭的擴散系數(shù)值大小在10-5到10-7cm2/s左右第12頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第五章活性炭使用性能一般性探討及選擇9/625）溶質(zhì)性質(zhì)對活性炭吸附的影響1）溶解度大的時候，溶質(zhì)與溶劑結(jié)合力比較大，活性炭對溶質(zhì)吸附前，必須對溶質(zhì)與溶劑的結(jié)合進行破壞，因而活性炭對溶質(zhì)的吸附能力就相對小。（多數(shù)情況下成立）2）分子量大的物質(zhì)吸附速度比較慢3)液體溫度對吸附的影響：液體溫度比常溫高時，產(chǎn)生吸附速度變快的優(yōu)點。4）由于活性炭帶有負(fù)的表面電荷，雖然有的場合，吸附狀態(tài)也發(fā)生變化；但總體上，多數(shù)場合是弱酸一側(cè)的吸附效果比較好。第13頁,共75頁，2024年2月25日，星期天國內(nèi)常用的幾種煤質(zhì)活性炭及生產(chǎn)工藝第六章壓塊破碎活性炭柱狀破碎活性炭原煤破碎活性炭柱狀活性炭6.1歷史沿革10/62壓塊破碎活性炭第14頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第六章11/62寧夏太西地區(qū)無煙煤磨粉液壓成型柱狀顆粒炭化活化篩分包裝成品添加高溫煤焦油作為粘結(jié)劑國內(nèi)常用的幾種煤質(zhì)活性炭及生產(chǎn)工藝第15頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第七章12/62②柱狀破碎活性炭的生產(chǎn)工藝寧夏太西地區(qū)精洗無煙煤磨粉液壓成型柱狀顆粒炭化活化成柱狀顆粒活性炭篩分包裝成品添加高溫煤焦油作為粘結(jié)劑破碎成不定型顆?；钚蕴繃鴥?nèi)常用的幾種煤質(zhì)活性炭及生產(chǎn)工藝第16頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第七章13/62③原煤破碎不定型顆粒活性炭的生產(chǎn)工藝大同弱粘煙煤塊煤破碎熱解炭化水蒸氣活化篩分包裝成品國內(nèi)常用的幾種煤質(zhì)活性炭及生產(chǎn)工藝第17頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第七章14/62④壓塊破碎不定型顆?；钚蕴康纳a(chǎn)工藝煙煤配煤磨成煤粉壓塊成型破碎篩分800℃熱解炭化1000℃高溫蒸汽活化破碎篩分包裝成品篩上料篩下細(xì)料國內(nèi)常用的幾種煤質(zhì)活性炭及生產(chǎn)工藝第18頁,共75頁，2024年2月25日，星期天⑤四種活性炭的優(yōu)缺點比較第七章17/62

壓塊破碎活性炭原煤破碎活性炭柱狀活性炭柱狀破碎活性炭生產(chǎn)工藝工藝復(fù)雜，價格優(yōu)于柱狀破碎炭工藝簡單，價格便宜工藝較為簡單工藝較為復(fù)雜，成本較高是否易于生物掛膜便于掛膜便于掛膜不容易掛膜較容易掛膜磨損情況耐磨性好耐磨性較差強度大，耐磨性弱于壓塊炭強度大，耐磨性弱于壓塊炭漂浮率漂浮率基本為零漂浮率高漂浮率低漂浮率低孔隙結(jié)構(gòu)孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)合，中孔次微孔發(fā)達大中孔發(fā)達為主細(xì)微孔發(fā)達為主細(xì)微孔發(fā)達為主再生效果再生得率高，可以經(jīng)過多次再生再生得率低，僅為70%左右再生次數(shù)不宜過多，再生一次后，強度下降很快再生次數(shù)不宜過多，再生一次后，強度下降很快柱狀活性炭、柱狀破碎活性炭、原煤破碎活性炭、壓塊破碎活性炭生產(chǎn)工藝及性能特點比較第19頁,共75頁，2024年2月25日，星期天A水廠壓塊破碎炭與柱狀炭使用比較第八章（1）表面特征分析①空白活性炭的SEM掃描柱狀炭表面較為光滑，孔隙較少，起伏較小，壓塊破碎炭表面較為粗糙，孔隙明顯，突起較多。18/62第20頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第八章②壓塊活性炭的AFM分析壓塊破碎炭表面起伏較大，高低極差超過1500nm，突起較多，而柱狀炭的表面較為平滑，起伏較小，高低極差在700nm左右。19/62A水廠壓塊破碎炭與柱狀炭使用比較第21頁,共75頁，2024年2月25日，星期天（2）微生物附著情況①表面活性炭的SEM掃描活性炭表面粘附著了大量的球菌、桿菌以及絲狀菌等，而且壓塊破碎炭表面的微生物附著量及密度明顯高于柱狀炭表面。第八章20/62A水廠壓塊破碎炭與柱狀炭使用比較第22頁,共75頁，2024年2月25日，星期天②活性炭表面微生物量分析在不同的炭濾池深度，壓塊破碎炭表面的生物附著量均高于柱狀炭。第八章21/62nob=nitrite-oxidizingbacteria=亞硝酸氧化細(xì)菌A水廠壓塊破碎炭與柱狀炭使用比較第23頁,共75頁，2024年2月25日，星期天（3）不同類型活性炭的運行效果比較在取樣期間內(nèi)，壓塊破碎炭對于CODMn的處理效果均高于柱狀炭。在取樣期間內(nèi)，壓塊破碎炭對于NH3-N的處理效果均高于柱狀炭。第八章22/62A水廠壓塊破碎炭與柱狀炭使用比較第24頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章23/62活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹①碘（吸附）值碘（吸附）值是活性炭柱吸附碘溶液里的碘的能力，單位是gm/g，是活性炭孔隙結(jié)構(gòu)的相對示性值，可用來表征活性炭的總表面積和活性炭是否活化好的標(biāo)志。但它不一定是活性炭吸附其他物質(zhì)的量度。9.1水凈化用活性炭的吸附性能指標(biāo)介紹第25頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章24/629.1活性炭的吸附性能指標(biāo)介紹②亞甲藍吸附值在給水處理應(yīng)用活性炭的技術(shù)指標(biāo)中，亞甲藍吸附值是一個特別重要的關(guān)鍵指標(biāo)。如果從亞甲藍分子表面取向，則表面積為1.35n㎡，垂直取向時的面積為0.78n㎡，其尺寸稍大于水中致臭物質(zhì)2-MIB（2-甲基異茨醇和土臭素）。因而亞甲藍吸附值反應(yīng)了活性炭的脫臭能力，亞甲藍的吸附值高，則脫除臭味的效果就好。水凈化用活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹第26頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章25/629.1活性炭的吸附性能指標(biāo)介紹③酚值

生活飲用水水源中的污染物濃度比非飲用水中的污染物濃度低很多，一般為幾個ppm甚至幾個ppb。這就要求生活飲用水凈化活性炭，在低濃度的范圍內(nèi)，有較強的吸附力。

酚值是衡量活性炭吸附低濃度物資能力的指標(biāo)

酚值的定義為：將水中的含酚量從100ppm降至10ppb時的粉末活性炭投加量（gm/L）濃度水平ng/L(ppt)μg/L(ppb)mg/L(ppm)水系傳染病1895~19701960198019902000（年）濁度成分重金屬離子

消毒副產(chǎn)物合成有機化合物

霉味生活飲用水處理對象與濃度水平水凈化用活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹第27頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章26/629.1活性炭的吸附性能指標(biāo)介紹④、比表面積

活性炭空隙結(jié)構(gòu)的總面積，用以表征活性炭總的吸附量的參考性指標(biāo)。⑤、孔容積

活性炭空隙結(jié)構(gòu)總的容積，用以表征活性炭總的吸附量的參考性指標(biāo)。水凈化用活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹第28頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章27/62①活性炭的粒徑

很明顯，活性炭的粒徑越小，活性炭和液體接觸的外表面積越大[c㎡/cm3]吸附質(zhì)進入活性炭的通道就越多，吸附質(zhì)在活性炭孔隙中擴散的距離越短，吸附效果就越好。粒徑規(guī)格粒徑尺寸8目X16目2.36-1.18mm8目X20目2.36-0.85mm8目X30目2.36-0.60mm10目X30目2.00-0.60mm12目X40目1.70-0.425mm14目X40目1.40-0.425mm20目X40目0.85-0.425mm20目X50目0.85-0.30mm30目X60目0.60-0.25mm9.2活性炭的粒徑及流動性指標(biāo)介紹水凈化用活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹第29頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章9.2活性炭的粒徑及流動性指標(biāo)介紹②均勻系數(shù)：讓產(chǎn)品的60%通過的篩孔尺寸（d60）與同一產(chǎn)品通過10%的篩孔尺寸（d10）之比值。是反應(yīng)活性炭顆粒均勻性的指標(biāo)③有效粒徑：讓產(chǎn)品的10%通過的篩孔尺寸（d10）例如：粒度分布有10%的產(chǎn)品粒徑小于0.5mm則此產(chǎn)品的有效粒徑即為0.5mm，是反應(yīng)活性炭顆粒大小有效性的一個指標(biāo)注意：有效粒徑和均勻系數(shù)均不適用于柱狀活性炭水凈化用活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹28/62第30頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章29/62④裝填密度在規(guī)定的裝填條件下，單位體積內(nèi)所含活性炭的質(zhì)量其測定方法是GB/T7702.4⑤.漂浮率活性炭投入水溶液中，漂在水面上的布恩與總投入量的比例，單位%數(shù)壓塊破碎活性炭漂浮率幾乎為零。原煤破碎活性炭漂浮率在6-10%。9.2活性炭的粒徑及流動性指標(biāo)介紹水凈化用活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹第31頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章30/62①.機械強度生活飲用水凈化用活性炭在運輸、裝填、反沖洗過程中，再生會受到各種外力的作用，從而引起炭粒因受沖擊而破碎，顆粒間摩擦而產(chǎn)生炭粉，因而需要較好的耐磨性目前國標(biāo)活性炭強度的測定方法GB/T7702.3（球盤法來測定）壓塊破碎炭因其顆粒比較圓潤其耐磨性較好，原煤破碎活性炭因其棱角較多，片狀物較多，其耐磨性較差。9.3活性炭的強度指標(biāo)水凈化用活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹第32頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章31/62②.化學(xué)強度在生物活性炭中，前面工序進行臭氧處理，從而存在著由于流入水中的臭氧導(dǎo)致活性炭強度下降及影響再生的懸念。據(jù)有關(guān)報道，關(guān)于實際處理設(shè)施中使用4年的顆?；钚蕴康膹姸茸兓?，剛開始使用時為96%-97%，4年后降低至76%-82%。強度已成為活性炭使用期限的一個因素。得利滿的設(shè)計規(guī)范中，要求顆?；钚蕴康幕瘜W(xué)強度（抗藥性，又稱酸可溶率）：指10-15g（準(zhǔn)確稱重）干燥樣品與濃度為20%的鹽酸接觸二十四小時后，重量減少規(guī)定酸可溶率RC＜8%（根據(jù)抗藥性選擇能抵抗水中所含藥劑帶來的酸性離子腐蝕的媒介物）9.3活性炭的強度指標(biāo)水凈化用活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹第33頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章32/62①.水溶物活性炭在水溶液中的水可溶物。9.4活性炭的安全性指標(biāo)②PH值：活性炭的酸堿性。一般空氣法活化未經(jīng)酸洗的活性炭偏堿性。水凈化用活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹第34頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章33/62③活性炭中的雜質(zhì)內(nèi)有害成分鋅、砷、鎘、鉛不得超過國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5479-2006），參考日本JISK標(biāo)準(zhǔn)在CJ/T345-2010中，規(guī)定：1、鋅（Zn)/(μg)＜5002、砷（As)/(μg)＜23、鎘（Cd)/(μg)＜14、鉛（Pb)/(μg)＜109.4活性炭的安全性指標(biāo)水凈化用活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹第35頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章33/629.5凈化水用煤質(zhì)活性炭國家標(biāo)準(zhǔn)水凈化用活性炭的主要性能指標(biāo)體系介紹GB/T7701.2-2008《凈化水用煤質(zhì)顆粒活性炭》國家標(biāo)準(zhǔn)（代替GB/T7701.4-1997）取消了灰分的指標(biāo)，孔容積和比表面積不再規(guī)定具體指標(biāo)，增加了附錄A腐殖酸吸附值的測定，增加附錄B丹寧酸吸附值的測定，增加附錄C水溶物的測定。對活性炭產(chǎn)品的檢驗，規(guī)則，檢驗方法，標(biāo)志，包裝，運輸，貯存做了明確的規(guī)定。第36頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第九章指標(biāo)

類別

項目

技術(shù)規(guī)格要求

指標(biāo)

類別

項目

技術(shù)規(guī)格要求

顆?；钚蕴?/p>

顆?；钚蕴?/p>

粉狀活性炭

吸

附

性

指

標(biāo)

碘吸附值/（mg/g）

≥800安全性指標(biāo)

亞甲藍吸附值/（mg/g）

≥120

苯酚吸附值/（mg/g）

≥120

二甲基異崁醇吸附值/(μg/g)

比表面積/（m2/g）

≥950

粒

度

指

標(biāo)

∮1.5mm

1.25~2.5mm

200目

或

325目

孔容積/（cm3/g）

≥0.65

8目×16目

2.36-1.18mm機

械

性

指

標(biāo)

強度/%

≥90

8目×30目

2.36-0.60mm裝填密度/g/l

≥380

12目×40目

1.70.425mm漂浮率/%

柱狀顆粒活性炭≤2

20目×50目

0.85-0.30mm不規(guī)則顆?；钚蕴俊?

30目×60目

0.60-0.25mm水分/%

≤5

均勻系數(shù)

≤2.1

安全性指標(biāo)水溶物/%

≤0.4

有效粒徑/mm

0.35~1.5

pH值

6~10

凈水用煤質(zhì)活性炭國家標(biāo)準(zhǔn)（GB7701.2-2008)對活性炭指標(biāo)的規(guī)定第37頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第十章活性炭吸附柱試驗35/62第38頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第十一章36/62活性炭處理工藝的計劃順序第39頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第十二章37/62活性炭吸附裝置及運轉(zhuǎn)1、

固定層式吸附裝置構(gòu)造及運轉(zhuǎn)第40頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第十二章37/62活性炭吸附裝置及運轉(zhuǎn)2、

移動層式吸附裝置構(gòu)造及運轉(zhuǎn)第41頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第十二章37/62活性炭吸附裝置及運轉(zhuǎn)3、

排水處理裝置流程第42頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第二部分37/62臭氧生物活性炭第43頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第一章臭氧生物活性炭作用機理

臭氧／生物活性炭是將臭氧化學(xué)氧化和消毒殺菌、活性炭物理吸附、生物氧化降解四種技術(shù)合為一體的工藝。它們之間的協(xié)同作用表現(xiàn)在：

一、臭氧的作用機能

1、臭氧或者改變有機物分子結(jié)構(gòu)形態(tài)進而改善其可生化降解性，或者將其徹底氧化為CO2和水，進而減輕活性炭的有機負(fù)荷。

2、同時臭氧的分解增加了水中的溶解氧，有利于活性炭上附著好氧微生物的活動；3、臭氧能增大活性炭的比表面積、孔隙大小等。從而提高它的吸附性能。第44頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第一章臭氧生物活性炭作用機理二、活性炭機能

1、吸附機能：活性炭的吸附機能是基于多孔性，在活性炭以外的陶瓷及木炭之類的多孔材料中，雖然觀察到與細(xì)菌大小相等的1μm左右的空隙比較發(fā)達，但參與吸附水中分子的1n左右的空隙確不怎么發(fā)達。活性炭兩種空隙都比較發(fā)達。其吸附機能主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）一般有機化合物中具有越難被微生物分解的物質(zhì)其疏水性越強的傾向，與活性炭疏水性相對應(yīng)，這些物質(zhì)越容易被活性炭吸附，通過微生物的分解和活性炭吸附的組合，擴大了能夠去除的物質(zhì)范圍。

2）由于活性炭具有吸附性能，能吸附去除污染物并具有吸收污染物流入量變動的機能；

3）吸附流入水中含有的妨礙生物的物質(zhì)如對生物有妨礙作用的重金屬及有機物等，以穩(wěn)定微生物的生息環(huán)境，活性炭還可吸附除去微生物的代謝產(chǎn)物，使微生物的活性保持較高的狀態(tài)。

4）在活性炭表面富集微生物養(yǎng)分并把吸附值作為基質(zhì)進行養(yǎng)分供給。在比非吸附載體要求濃度低的情況下，就具有形成生物膜的能力。

2、生物膜載體的功能：1）液體的水和固體的活性炭接觸存在界面，由于界面附近的對流與擴散收到限制，所以與外界激烈的變化相比較，溫度、PH值以及各種物質(zhì)的濃度變化變的比較緩和；

2）界面發(fā)生微生物養(yǎng)分的聚集；

3、活性炭在這里充當(dāng)觸媒角色，能夠促進臭氧分解，并有利于溶解臭氧轉(zhuǎn)化成更多0H·M．Sanchez—Polo等研究發(fā)現(xiàn)，在活性炭存在的情況下，臭氧的分解常數(shù)將會增大，能促進臭氧轉(zhuǎn)化為氫氧自由基，并且根據(jù)添加的括性炭添加種類的的不同，Rct(Rct=∫【·0H】dt/∫【03】dt)值將會增大3~5倍。第45頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第一章臭氧生物活性炭作用機理三、生物膜的機能

1、分解除去水中生物可分解物質(zhì)

2、分解去除活性炭吸附的生物可分解物質(zhì)，對活性炭的吸附能力起到再生的作用

3、活性炭吸附了微生物分泌的活性酶，從而對其微孔內(nèi)的有機物進行降解。在活性炭長期不需要再生而能繼續(xù)使用的場合，可以推測，活性炭表面上也會發(fā)生與生物作用無關(guān)的吸附質(zhì)分解的之類的緩慢反應(yīng)。已經(jīng)確認(rèn)，在活性炭存在的條件下，促進了某種農(nóng)藥的水解及微生物的分解作用。

第46頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第二章臭氧生物活性炭工藝組合影響因素

實踐中，影響該組合工藝的主要因素包括：臭氧投加量，活性炭類型及投加量，環(huán)境溫度和接觸時間等。1臭氧投加量預(yù)臭氧投加過量對后續(xù)的混凝，沉淀不利，因為它只能將一部分有機物徹底氧化，絕大部分氧化成小分子化合物，從而增加后續(xù)處理工藝的負(fù)荷。投加臭氧的目的是為了將大部分有機物氧化為中間產(chǎn)物，增強其在活性炭上的吸附性，和可生物降解性，進而改善其生化效果。

但臭氧投加量有一個最優(yōu)化的問題，大劑量的投加臭氧雖然能使有機物全部轉(zhuǎn)化為CO2和H20，但這樣做將會提高費用，很不經(jīng)濟，還會產(chǎn)生溴酸鹽(被疑為致癌物質(zhì))、醛類等消毒副產(chǎn)物。P．M．Alvarez等3研究表明，投加臭氧還會在顆?；钚蕴?GAC)表面上生成一些酸性基團，降低對苯酚的吸附能力，背離投加臭氧的初衷。

R．Vahala等-4在研究臭氧劑量對兩級GAC濾池對AOC去除率影響時發(fā)現(xiàn)，在03／TOC為0．3-0．5時，AOC的轉(zhuǎn)化率最大，并把AOC轉(zhuǎn)化率下降歸因于高劑量投加臭氧時，形成了抑止細(xì)菌生長的化合物，或者使細(xì)菌可以利用的化合物被氧化成CO2

和H2O?？琢钣畹纫藻X塘江水為原水通過中試研究得出結(jié)論：

3mg／L的臭氧投量為最佳投加劑量。第47頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第二章臭氧生物活性炭工藝組合影響因素2活性炭類型和投加量活性炭按形狀分為粉末活性炭(PAC)和顆?；钚蕴?GAC)，水處理中常采用的是GAC。它具有巨大的比表面積和發(fā)達的空隙結(jié)構(gòu)，對有機物的去除主要是微孔吸附作用。經(jīng)過臭氧化后又可轉(zhuǎn)化為BAC，進而利用活性炭吸附與微生物降解的協(xié)同作用達到去除或降解有機物的目的?；钚蕴康耐都觿┝渴窃摴に囘\行的一個必要參數(shù)，也是臭氧轉(zhuǎn)化為氫氧自由基的一個決定因素。

在飲用水處理工藝中，投加的PAC的劑量根據(jù)水質(zhì)特點通常在1～100mg／L之間變化，但對最優(yōu)投加量還沒有這方面的研究。

J．Rivera—Utrilla等對O3／PAC工藝去除十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)進行研究。結(jié)果表明，在SDBS臭氧化過程中，低劑量的PAC會顯著增~ISDBS的去除率，增大PAC的劑量，效率會進一步提高。他們把原因歸結(jié)為以下兩個方面：

(1)SDBS吸附在活性炭表面；

(2)PAC的存在有助于臭氧轉(zhuǎn)化為氫氧自由基。[O3]／[PAC]值是臭氧轉(zhuǎn)化為羥基自由基的效率的一個決定性因素。第48頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第二章臭氧生物活性炭工藝組合影響因素3．溫度溫度是活性炭濾池運行一個重要參數(shù)，其影響主要表現(xiàn)在氨氮的去除效果上，春、夏、秋季的去除效果較好，冬天的去除效果欠佳。溫度對有機物去除效果的影響不大，有時甚至出現(xiàn)去除率為負(fù)的情況，這是因為NH4+

一N的生物降解過程分兩步：首先在亞硝化細(xì)菌的作用下將NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2-N，然后在硝化細(xì)菌的作用下NO2-N被進一步氧化為NO3一N。冬季的水溫較低，微生物活動能力弱，對氨氮的硝化反應(yīng)進行得不徹底，導(dǎo)致出水NO2"-N濃度升高。

劉建廣等研究發(fā)現(xiàn)：生物活性炭(BAC)的生物活性隨溫度的降低而降低。在水溫2℃左右時，生物活性炭濾池對氨氮的去除能力相當(dāng)于6℃以上時去除能力的50％；在溫度

6℃的條件下，生物活性炭濾池對氨氮的去除能力在進水溶解氧基本相同時,不隨溫度(水溫，6℃)的變化而發(fā)生變化。他們把這種現(xiàn)象歸因于：一方面，氧在水中有一定的飽和度，受溫度的影響，溫度低時溶解度就大，溫度高時溶解度就少；另一方面，從生物活性方面考慮，溫度低時硝化細(xì)菌的生物活性也降低。第49頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第二章臭氧生物活性炭工藝組合影響因素4、空床接觸時間在生物膜工藝中，延長空床接觸時間意味著延長基質(zhì)與生物膜的接觸時間，有利于基質(zhì)的生物降解。此外，接觸時間的延長也有利于污染物的礦化吸附去除。

空床接觸時間的增幅大對CODMN

去除效果的改善程度較為明顯，但當(dāng)接觸時間增大到一定程度時，CODMN

去除率的提高有限，這可歸因于進水中可生物降解及吸附的物質(zhì)所占的比例一定，中間生成不與臭氧發(fā)生反應(yīng)的中問產(chǎn)物草酸。試驗證明生物活性炭的處理效果只與空床接觸時間（EBCT）有關(guān)，在同樣的時間下，處理效率與濾速無明顯的相關(guān)性。因次，設(shè)計時應(yīng)以接觸時間為活性炭濾設(shè)計運行的優(yōu)先控制參數(shù)。當(dāng)以去除嗅和味為主，接觸時間一般為8～10min；當(dāng)以去除CODMn為主時，一般接觸時間為12～15min左右。生物活性炭濾池初期運行是以物理吸附為主，之后隨著活性炭表面生物膜的成其功能將轉(zhuǎn)為生物吸附與生物降解為主。實際運行的生物活性炭的再生期一般可在4年以上。炭床的厚度一般采用2～2.5m較為合理。若厚度小于2m，則濾速偏低，濾池占地面積大，不經(jīng)濟；厚度大于2.5m，則炭床反沖洗不干凈。今后的研究重點是降低生物活性炭濾池投資成本和增加各種預(yù)處理措施與生物活性炭濾池聯(lián)用提高處理效果。第50頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第三章活性炭濾池的活性炭粒度參數(shù)選擇

上向流活性炭濾池:通常選用類似V型濾池或翻板濾池的布水布?xì)庑问?。選擇12×40目、20×50目、30×60目粒徑的壓塊破碎活性炭，為防止生物泄漏，控制陳后水小于1NTU.下向流活性炭濾池：為適應(yīng)設(shè)計沖洗強度并避免炭砂混層,通常采用翻板濾池、采用氣水反沖。選擇12×40目、8×16目、8×30目的不定型顆粒破碎活性炭。濾速不超過10m/h,接觸時間不低于15min炭砂濾池：原水氨氮小于1mg/L或高錳酸鉀指數(shù)小于5mg/L時，可選擇炭砂濾池工藝，炭層厚度不小于1米或接觸時間不小于3min.通常選用8×30目的顆?；钚蕴?8/62第51頁,共75頁，2024年2月25日，星期天活性炭濾池的運行過程第四章47/62第一階段：物理吸附階段在吸附階段DODMn去除率逐漸下降，氨氮去除率一直上升，其他各項指標(biāo)去除率比較平穩(wěn)，吸附階段同時又是掛膜階段第二階段：生物活性炭運行階段運行二-三個月，活性炭生物膜完全形成，處理效果趨于穩(wěn)定，進入生物活性炭運行階段第三階段：換炭階段出水CODMn超標(biāo)，活性炭濾池進入換炭階段。第52頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第五章活性炭濾池常見問題及解決辦法溴酸鹽控制

溫度影響

生物泄漏

原水溴離子濃度高于0.1mg/L時，采用臭氧氧化時，可采取投加過氧化氫或加氨，或控制臭氧投加量、優(yōu)化投加點等措施抑制溴酸鹽的產(chǎn)生北方地區(qū)考慮低溫對生物作用的影響，適當(dāng)延長炭床接觸時間

1、南方地區(qū)重點考慮生物泄漏問題，在水源中枝角類、橈足類等浮游生物生長旺盛時，采取在取水口投加適量的氯、二氧化氯等生物滅活措施，防止活體卵進入活性炭濾池；2、活性炭濾池的反沖洗，應(yīng)具備采用含氯水反沖的條件3、活性炭底層除承托層外加石英砂層。4、控制反沖洗強度，控制炭粉的產(chǎn)生。48/62第53頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第六章臭氧-生物活性炭濾池運行注意事項濁度控制

余氯控制

吸附控制反沖洗控制一般下向流控制炭濾池的進水濁度<3NTU，否則易造成炭床堵塞并縮短工作周期。

余氯會對活性炭表面的生物膜產(chǎn)生極大的破壞，因此生產(chǎn)中須確?；钚蕴繛V池進水不得含有余氯。在使用一段時間后需人工耙平，以保證活性炭吸附飽和程度的相對均勻

①最好采用活性炭濾池出水，保證沖洗用水具有較低的濁度和較好的水質(zhì)。②保證合理的沖洗歷時、沖洗強度和膨脹率。③保證合理的反沖洗周期。49/62第54頁,共75頁，2024年2月25日，星期天廢水處理中使用的生物活性炭第七章50/62

在廢水處理中使用生物活性炭的情況，因廢水中所含的有機質(zhì)的污濁負(fù)荷大，可以認(rèn)為，主要依靠微生物的分解作用，活性炭的作用重點在于穩(wěn)定微生物的生息環(huán)境，通過活性炭吸附去除對生物有妨礙作用的重金屬和有機物等，促進穩(wěn)定地進行生物處理，通過活性炭的觸媒作用促進臭氧的分解，并促進氫氧自由基的產(chǎn)生，增加臭氧氧化效果。第55頁,共75頁，2024年2月25日，星期天廢水處理中使用的生物活性炭第七章50/62粉末活性炭同時存在的活性污泥法：他是在活性污泥的曝氣槽中加入粉末活性炭的方法，這是一種利用活性炭所具有的種種特性，能夠加穩(wěn)定進行生物處理的處理技術(shù)，其優(yōu)點是對水溫變化的適應(yīng)性好，由于吸附了界面活性劑而具有消泡的效果，改善污泥的沉降性能和脫水性能，使用過的活性炭可熱再生。第56頁,共75頁，2024年2月25日，星期天活性炭的再生第三部分51/62第57頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

活性炭再生機理第一章新鮮活性炭

活性炭是高空隙率的炭材料，具有多種多樣的孔徑尺寸，從可見的裂縫、縫隙到分子級大小的空隙。多孔性的結(jié)構(gòu)特征使得活性炭在已知的材料中具有最強的吸附能力，分子間的吸引力，使被吸附物從溶液中吸出，附著在活性炭表面飽和炭在活性炭的吸附過程中，有效的空隙和內(nèi)表面逐漸被污染物填滿。吸附能力下降，直至飽和，或者處理目標(biāo)無法達到，這時的活性炭稱為飽和炭。第58頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

活性炭再生機理第一章活性炭再生活性炭的再生，就是將飽和活性炭經(jīng)過特殊處理，使活性炭恢復(fù)絕大部分的吸附能力，以便重新用于吸附過程。活性炭再生方法熱再生法生物再生法濕式氧化再生法電化學(xué)再生法微波輻射再生法超聲波再生法超臨界液體再生法化學(xué)藥品再生法等第59頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

活性炭再生過程詳解第二章原始狀態(tài)各階段描述：——干燥階段將含水率在50％～80％的水處理使用過的濕炭，在100-150℃溫度下加熱，首先炭粒內(nèi)水分蒸發(fā)，隨著溫度的升高，部分低沸點有機物也隨之脫附揮發(fā)。此階段需要大量熱量，占再生全過程總能耗的50％一70％。脫附炭化/焙燒階段加熱溫度從150℃逐漸升700℃，低沸點的有機物首先開始脫附，到高溫時，高沸點有機物被熱分解，一部分轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)脫除，其余部分通過縮聚以固定碳的形態(tài)殘留下來。通常到此階段，再生炭的吸附能力已恢復(fù)60％～85％再生/活化階段炭化過后殘留在活性炭微孔中的固定炭，需用水蒸汽、CO2等氧化性氣體進行氣化反應(yīng)，使殘留碳化物在850℃左右氣化成CO2，CO等氣體。使微孔表面得到清理，恢復(fù)其吸附性能。反應(yīng)式如下：①C+O2→CO2↑②C+H2O→CO↑+H2↑③C+CO2→2CO↑第60頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第三章活性炭再生設(shè)備轉(zhuǎn)爐(1)轉(zhuǎn)爐介紹

轉(zhuǎn)爐又稱回轉(zhuǎn)爐，有一段式和二段式，加熱方式有：內(nèi)燃直接加熱或外燃間接加熱。內(nèi)燃式活性炭再生爐燃燒損失較大；外燃式活性炭再生爐從爐體外側(cè)加熱，效率較低。

二段回轉(zhuǎn)式再生裝置圖，干燥段為內(nèi)燃式轉(zhuǎn)爐，焙燒、活化段用外燃式轉(zhuǎn)爐，須要微正壓且通入水蒸汽活化。

第61頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第三章活性炭再生設(shè)備一段式轉(zhuǎn)爐(2)活性炭再生恢復(fù)率與再生時達到的最高溫度有關(guān)，一段式轉(zhuǎn)爐活化段溫度升至750℃后不易再上升。一段式轉(zhuǎn)爐爐體長達15m，所以爐體往往要變形?；剞D(zhuǎn)式再生裝置操作較簡單。炭再生損耗率7％~9％，第62頁,共75頁，2024年2月25日，星期天耙式爐又稱多段爐或多層爐，在美國和日本使用普遍，由多個圓桶形爐膛床層疊連在一起，外壁為鋼制結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁為耐火材料砌成。具體裝置結(jié)構(gòu)見圖。根據(jù)實際生產(chǎn)需要，可設(shè)計具有不同生產(chǎn)能力的耙式爐。耙式爐能穩(wěn)定而連續(xù)的運轉(zhuǎn)一年左右，再生過程中，能夠任意的調(diào)節(jié)物料在爐內(nèi)的滯留時間，再生得率高第三章活性炭再生設(shè)備3.2耙式爐第63頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第四章決定活性炭再生質(zhì)量的因素再生炭的質(zhì)量，和再生的循環(huán)次數(shù)，取決于飽和炭的質(zhì)量。包括密度、顆粒形狀、大小、硬度、起始活性炭的品質(zhì)、有機污染物的載量和特征、無機物礦物質(zhì)的沉淀，活性炭在線使用的長短等第64頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第四章

某公司對三種顆?；钚蕴吭偕阅艿难芯拷Y(jié)果活性炭種類再生損耗率耐磨性（磨損率）再生次數(shù)（壽命）壓塊破碎活性炭10-20%非常好8–10次原煤破碎活性炭30-40%較差2-3次柱狀破碎活性炭20-30%較好3-5次原煤破碎活性炭顆粒壓塊破碎活性炭顆粒柱狀破碎活性炭棱角較多，耐磨性較低，再生損耗也較大。比較圓潤，耐磨性好，并且也容易脫附（再生的能量需要少），適合再生處理。與壓塊破碎活性炭比，再生過程較難脫附（需較長的再生時間和能量），再生條件要求高，可再生次數(shù)較少。第65頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第五章活性炭的在線使用時間和飽和炭的碘值對活性炭的再生質(zhì)量的影響活性炭再生后的碘吸附值比再生前的碘吸附值能提高300mg/g左右。自來水廠用活性炭碘吸附值在900~1050mg/g左右，當(dāng)?shù)馕街迪陆档?00mg/g左右時，即可考慮再生。當(dāng)活性炭使用的年限太長，活性炭的碘小于600mg/g時，即使通過再生，活性炭的吸附性能也無法得到有效的恢復(fù)，對于水廠實際使用而言，已無再生意義。第66頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第四部分華青活性炭簡介53/62第67頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第一章公司介紹54/62第68頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

我公司生產(chǎn)的煤質(zhì)壓塊破碎活性炭，是專門為水處理而研發(fā)的高檔活性炭產(chǎn)品。公司自主研發(fā)的壓塊成型設(shè)備，技術(shù)在國內(nèi)同行業(yè)中尚屬獨家，達到了國際領(lǐng)先水平。公司擁有先進的配煤工藝選，用優(yōu)質(zhì)弱粘煤為主原料，達到水處理領(lǐng)域?qū)Ｓ没钚蕴繕?biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品介紹55/62第二章第69頁,共75頁，2024年2月25日，星期天公司業(yè)績項目名稱采購數(shù)量業(yè)主名稱處理規(guī)模產(chǎn)品規(guī)格工藝類型淮安自來水有限公司開發(fā)區(qū)水廠活性炭采購1010m3

淮安自來水有限公司20萬噸/日30×60壓塊破碎炭上向流工藝濟南鵲華水廠工藝改造項目臭氧發(fā)生器系統(tǒng)等設(shè)備采購C包活性炭2180m3

濟南泓泉制水有限公司20萬噸/日20×50壓塊破碎炭上向流工藝嘉興市南郊貫涇港水廠二期工程活性炭（壓塊破碎\柱狀破碎炭）采購1130m3

嘉興市嘉源給排水有限公司30萬噸/日20×50壓塊破碎炭上向流工藝太倉市第三水廠一期工程活性炭濾料采購項目3720m3

太倉市