一、粉状活性炭在传统给水处理工艺上的应用
粉状活性炭常见的主要有木质粉状活性炭和煤质粉状活性炭,同济大学主持的粉末活性炭吸附污染技术为粉状活性炭在国内的推广应用提供了设计运行依据。其主要研究成果包括以下几个方面:
1.解决吸附与混凝竞争问题
影响粉末活性炭效果的主要因素是粉末活性炭吸附与混凝的竞争和吸附时间的保证。在给水处理中,吸附通常与混凝配合使用。混凝主要去除水中胶体及接近胶体的细小悬浮物。
2.粉状活性炭投加
在国外,粉状活性炭 主要作为一种投资少、处理季节性或事故性污染的原水处理技术,其投加点一般设在吸水井、快速混合和过滤的前端。合理选择粉状活性炭的投加点和投加方式,避免吸附与混凝的竞争.同时候证适当的吸附时问,是充分发挥粉状活性炭吸附能力的关键。
二、粉末活性炭累积吸附工艺
在常规水处理中投加粉状活性炭,粉状活性炭的吸附容量往往不能充分发挥。针对这一问题,在粉状活性炭应用技术开发方面,已有了一些有益尝试。采用高浓度的炭液接触和延长粉状活性炭在设备中的停留时问来提高粉状活性炭吸附量是近年来新的研究课题,可称这种工艺为“粉末活性炭累积吸附工艺”。
三、粉末活性炭在给水处理中的应用
对于粉状活性炭经常投加量达15~20mg/L以上的水厂,鉴于经济、管理及再生等方面考虑,以及为更有效地去除水中徽最有机物的原因,本世纪六十年代下半期以来,国外许多水厂正逐渐以颗粒炭代替粉末炭。1966年在美国萨默塞特建成第一座先后经过砂滤和颗粒冶性炭过滤的水厂,过滤水量为每天19000m。七十年代,美国环境保护署(EPA)为自来水中氯消毒产生的三卤甲烷问题,普及了粒状活性炭处理。
相较于其它活性炭产品,粉末活性炭应用的主要特点是技术的使用投资少,效果明显,运行成本低廉,但是如何才能经济、有效地发挥粉末活性炭除污染的作用,还有很多问题值得去研究,下面重点谈谈粉状活性炭在工程应用中应解决的问题。
1、应用中精确制备和定量投加粉末活性炭的问题
为稳定粉末活性炭吸附除污染的效果,应在一定范围内尽量保证投加计量的准确,这不仅关系到处理效果,也与制水成本密切相关。根据合适的参数建造的整个粉末活性炭储存、配制、投加设备或系统必须能很好地防止在各个环节造成的不稳定因素,如在输送投加过程中的堵塞问题,会造成流量不稳定,从而影响除污染的效果。
2、投资、成本控制
粉末活性炭技术的应用最为关键的问题是投资以及成本的控制,为满足新的《生活饮用水卫生规范》(主要是CODMn<3 mg/L,特殊情况下不超过5 mg/L),大多数水司均面临技术改造的问题。对大多数水司而言,水质污染一般是间断性或突发性的,常规工艺在大多数时间是能够满足新的规范要求的,因此粉末活性炭技术是一项实用性非常强的技术,其投资相对较省,成本较低、投用灵活。
3、设备或系统的自动化控制
为进一步降低粉末活性炭投加设备的操作强度,如何实现自动化操作、与水厂原有自动化控制系统相配以及如何根据水质变化情况自动追踪调整,以满足稳定出水水质的目的,这也是制约该技术应用的关键因素。
4、应用中粉尘飞扬的污染问题
在自来水厂应用中,由于粉末活性炭在诸多环节如装卸、拆包、配制、投加过程中劳动强度大、容易引起粉尘飞扬,造成工作环境恶劣,操作人员抵触情绪较强,也成为制约粉末活性炭技术应用的一个关键的、实质性的问题。
根据资料报道,有些自来水厂采用负压配制投加方式进行粉末活性炭投加。该方式已经基本解决了粉尘污染的问题,但仍难以避免粉末活性炭(20 kg/袋)在搬运、拆包过程中造成的粉尘飞扬以及劳动强度大的问题,特别是处理能力大于10万m3/d的自来水厂,每小时的粉末活性炭用量一般在60 kg左右(以投加量15 mg/L计算)。
为了更经济、有效地发挥粉末活性炭除污染的作用,在实际工程使用中,我们还需不断解决技术使用上的炭种选择、投加点、投加方式等问题。
活性炭在糖处理过程中的应用
甜菜糖浆只需要澄清后就可以结晶为精制白糖,它的精致过程不需要使用活性炭等脱色剂。蔗糖浆在澄清之后却必须先经过蔗糖精炼使用的活性炭脱色才能结晶生成精制白糖,只有去除糖浆中的杂质才能获得所需要的颗粒糖质量,这些杂质是由植物色素、碱降解产物、焦糖和其它几种热分解产物形成的糖浆着色剂。
糖业脱色活性炭的性能要求高,粉末活性炭和颗粒活性炭的使用都很简单可靠,它们以优良的环保型和易于操作性被应用于糖的精致流程。具体选择怎样的活性炭品种和工艺取决于糖浆原产地和生产目的的不同。
软饮料工厂的原糖
除了蔗糖需求的上升以外,越来越多的软饮料装瓶厂出于经济性和或质量控制方面的原因打算由使用精制白糖改为使用耕地白糖(未处理)。食用糖质量的改变导致加工助剂(包括活性炭)的用量增大,将传统的热碳粉末活性炭处理流程升级为使用活性炭和其它技术的工艺流程将是软饮料装瓶厂受益匪浅。