活性炭吸附去除原水中有機物的研究

王 芳

（紹興柯橋濱海供水有限公司， 浙江 紹興 312000）

人類的發展其實就是一個不斷改造自然的過程，隨著社會的發展，人們對于自然的開發力度越來越大，而隨著城市工業化建設進程的推進，廢水排放總量不斷增長，再加上水土流失加劇的緣故，各條河流原水中有機物含量不斷提升，成分也變得越來越復雜。有人采取黃浦江原水樣本進行檢測，在其中發現了 700余種有機物，且水質檢測發現其等級僅達Ⅲ ～ Ⅳ類水體標準[1]。水是生命之源，人們的生活用水一般都是取自各條江河，原水中有機物含量過高，會影響到水中致病和有毒化學物質的溶解，威脅到人體健康，因此，如何有效去除原水中有機物，是現階段水處理領域中急需攻克的一個難題。

1 活性炭吸附去除原水中有機物的研究

1.1 活性炭吸附去除原水中有機物的工藝流程

各個城市水廠原水均取自于城市中的河流，在水域生態變化、工業廢水污染及生活污水污染的共同作用下，目前我國各大河流均有著較為嚴重的有機污染現象。在進行活性炭吸附去除原水中有機物的研究過程中，首先應該選定有機物含量高的河流作為研究對象，采集上游原水作為樣本，分析其水質，然后再經混凝、沉淀和砂濾等常規工藝處理后，測定水質。在此過程中，可采用采用超濾膜法測定水中有機物分子質量，應用改性醋酸纖維素膜，采用平行法進行膜過濾,使用截留分子質量為 30、10、3、1 ku的超濾膜, 測定過濾液的 DOC 和 UV254 ,明晰原水、濾后水中各個分子質量區間有機物含量[2]。

圖1 ·活性炭吸附去除原水中有機物的工藝流程圖

1.2 活性炭吸附去除原水中有機物的效果分析

1.2.1 原水及濾后水中有機物分子質量分布對比

原水中有機物主要集中于以下兩個分子質量區間：①10至 30ku區間，其中DOC占比為35.17%，UV254占比為28.36%；②小于1ku，其中，DOC占比為36.80%，UV254占比為46.75%。而在濾后水中，有機物分子質量分布仍然與原水相似，都集中于10至30ku區間和小于1ku區間，在10至30ku區間，DOC占比為22.48%，UV254占比為22.10%，小于1ku區間，DOC占比為42.95%，UV254占比為48.30%，有機物整體去除率較低[3]。

1.2.2 活性炭吸附對CODMn和UV254的去除

原水中大多含有兩類有機物，一類為CODMn，具有還原性，可被高錳酸鉀氧化，一類為 UV254，具有芳香環或雙鍵結構, 多為腐殖酸和富里酸類物質。將濾過水經活性炭吸附裝置處理后，發現在吸附初期，便有了較好的去除效果，對于 CODMn和UV254的去除率分別達到82%、90%之上，但隨著通水倍數的增長，去除效果逐漸降低，對于CODMn和UV254的的后期去除率均只有25%左右。為了保證有機物去除效果，在達到一定通水量后，應該對活性炭進行再生。而且，經過研究發現，活性炭吸附對于CODMn和UV254的去除效果呈現相關性，且對于這兩類物質在各分子質量分布區間的去除率都比較高。

2 活性炭吸附去除原水中有機物的機理分析

活性炭是一種黑色的無定形碳，通常以粉末、塊狀、顆粒狀、蜂窩狀的形態出現，由于發達的孔隙結構，以及較大的比表面積, 具有極強的吸附性。活性炭吸附是一種利用活性炭的吸附功能去除有機物質、微生物、病毒等物質的凈化方式，具有凈化、脫色、除臭的功效，在水處理中應用廣泛。在應用活性炭吸附去除原水中有機物的過程中，初期去除效率比較高，是因為當時活性炭吸附孔道通暢, 孔隙率較大, 水流剪力較小, 有機物可輕易進入活性炭孔隙中,但隨著吸附時間的增加,活性炭孔隙中的雜質越來越多，孔道逐漸被堵塞，孔隙率變小，水流剪力增加，活性炭與有機物的結合力降低，及時吸附進去也很容易脫落，再加上孔隙填滿，可容納有機物顆粒的空間逐漸縮小，所以去除能力會逐漸下降。

活性炭對于原水中有機物的吸附，主要發生在活性炭孔隙中，所以，活性炭孔徑分布狀況將直接影響到對于各類有機物的吸附能力。在活性炭中，超過 95%的孔隙為微孔，也就是說只有小分子質量雜質方能進入，根據液相吸附質分子在活性炭不同吸附孔內分布的研究結果, 活性炭的最佳吸附D/d數值為 1.7至6，也就是說，對于分子質量低于3ku的有機物雜質來說，最佳活性炭孔徑為 3.2至11.4 nm[4]。

3 結語

由于工業的發展，廢水排放量不斷增長，《2014-2018年中國污水處理行業市場前瞻與投資規劃分析報告》顯示，2001我國廢水排放總量為433億噸增，到2012年年廢水排放總量增加了252億噸，達到了685億噸，平均年復合增長率高達4.3%。污水不經處理排入江河，將導致各大河流原水含有大量工業廢棄物，導致有機物種類及含量不斷增加。常規的污水處理工藝，比如說混凝、沉淀、過濾和消毒等，對于原水中有機物的去除效果不佳，因為水中的溶解性有機物主要集中在小分子質量區間。由于活性炭的吸附特性，對于河流原水中的小分子有機物具有較強的去除效果，且經濟適用性強，目前被廣泛應用于在飲用水深度處理中，而 GAC吸附出水中的有機物也以小分子為主