混凝和活性炭联用对有机物质的去除效果

2011-08-20陈晋

山西建筑 2011年34期

陈晋

饮用水源受到污染物的影响是困扰目前国内外水处理领域的难题。天然水中包含了很多不同的物质，有天然的也有人工的。这些物质包括人工有机污染物(SOCs)、杀虫剂、除草剂和三致物(THMs)[1］。这些物质很多是有毒的，所以必须从饮用水中除去。常规处理工艺包括混凝、沉淀、过滤、消毒。混凝是去除胶体和悬浮颗粒的重要工艺，混凝剂改变了胶体颗粒表明的性质和把小颗粒聚集成容易沉降的大颗粒，大的絮凝体被沉淀和过滤除去[2］。粉末活性炭(PAC)已经成功用于色度和嗅味的去除，同时也用于去除水中的有机物和NOM[3-5］。

1 实验方法和试剂

1.1 实验方法

本实验配置的原水样腐殖酸浓度为8 mg/L，苯酚1 mg/L，pH为5 ～7，色度为 120 度，CODMn为 13.4，UV254为 0.268 7。混凝实验采用ZR4-6混凝试验搅拌机于室温下进行。在烧杯中分别投机聚合氯化铝和PAC。PAC为0.7 g/L，混凝剂的量从1.5 mg/L～7.5 mg/L。100 r/min快搅1 min使药剂与水样充分混合，再10 r/min慢搅15 min，静置沉淀60 min后于液面下2.5 cm处取水样测定余浊(RT)(WG2-100散射式光电浊度仪);取一定量上清液，用0.45 μm的液膜过滤，测定滤液UV(LabTechUV-2100)。随后采用三种方式投加药剂:1)在PAC投加了60 min后投机聚合氯化铝;2)PAC和聚合氯化铝同时投机;3)单独投加聚合氯化铝。

1.2 实验试剂

腐殖酸(BR);苯酚;聚合氯化铝(自制，Al2O3含量29.40%，盐基度 84.55%);PAC(C30)。

2 结果与讨论

2.1 吸附试验

本文采用著名的Freundlich公式用来解释腐殖酸的吸附。Freundlich公式为:

其中，q为吸附容量;KF，n均为Freundlich常数(见表1)，与吸附剂、吸附质种类及温度有关。

表1 Freundlich公式的各个参数

结果表明:PAC的最佳投加量为0.7 g/L。PAC对HAS吸附量大于苯酚的吸附量。原因是因为苯酚的分子量远远小于HAS。因此可以发现:小分子不如大分子容易被吸附。90%以上的苯酚在前30 min被吸附，而分子量大于50 000的HAS要两天后才能被吸附掉。因此，对于小分子物质的去除时间比较少，而大分子的物质需要很长的时间才能被吸附掉。

2.2 混凝剂试验

根据前面的吸附试验，我们选用0.7 g/L的PAC来作为最佳投加量。

图1表明:试验方法(1)对色度和有机物的去除率与聚合氯化铝的投加量基本无关。可以看出低的投加量下，对腐殖酸的去除效果明显。UV254的去除率为81%～89%。试验方法(2)混凝和吸附的效果降低，特别是在低混凝剂投加量的情况下(见图2)。在混凝剂为1.5 mg/L时，无明显的絮体形成，PAC的絮块也很少。因此，PAC颗粒能顺利的通过滤纸。方法(1)比方法(2)有更高的效率。原因是方法(1)PAC和聚合氯化铝发生了协同作用。方法(2)PAC和聚合氯化铝发生了吸附竞争作用，影响了腐殖酸和苯酚的去除。

图1 方法（1）pH=7的去除效果

图2 方法（2）pH=7的去除效果

图3 方法（3）pH=7的去除效果

图4 方法（1）pH=6对有机物和色度去除

图3表明:没有投加PAC的去除效果大大降低。在高投加量和低投加量下，都有形成絮体。首先，苯酚没有通过混凝剂去除，有机物的去除效果也很低。可以表明:混凝剂对小分子物质去除效果比较低。当聚合氯化铝的投加量为1.5 mg/L时，色度的去除率仅为20%。本文研究了pH对于混凝和吸附的影响(见图4，图5)。

图5 方法（2）pH=6对有机物和色度去除

图4中不同的是形成的絮体和稳定程度。当投药量为4.5 mg/L和6 mg/L时，絮体很容易沉淀，投药量为1.5 mg/L和3 mg/L时，形成的絮体小而且容易破碎。因此最近聚合氯化铝的投加量为4.5 mg/L。图5表明:有机物的去除率有所下降，但是苯酚的去除率不变。比较pH6和pH7，在处理效果上没有多大区别。但是pH6的最佳投加量比pH7要大，因此，pH7比较经济。