粉末活性炭去除水中嗅味的研究

　　摘要：在实验室对几种粉末活性炭单独去除水中嗅味进行了实验和研究，并对另外几种去除水中臭味的方法进行了实验，结果表明用高锰酸钾预氧化后，再投加粉末活性炭比只用粉末活性炭去除水中嗅味的效果较好。
　　关键词：粉末活性炭,臭味,研究
　　1前言
　　石家庄市地表水厂的水源地岗南水库和黄壁庄水库每年在夏末秋初存在臭味超标问题，引发用户投诉，为改变这种状况，优化出厂水水质，我们成立了科研小组，对去除嗅味进行了研究。
　　目前，去除水中嗅味的技术主要有以下几种：一是单纯利用活性炭吸附。由于目前活性炭种类繁多，性能差别较大，使许多水厂在选用活性炭上存在盲目性，如选型不当可能导致运行费用大幅增加；二是采取高锰酸钾预氧化与活性炭吸附联用方法。由于地表水厂采用入厂水预加氯、出厂水加氯消毒，而氯使藻类的胞内有机物释放量增加，水的嗅味加强。有研究表明，高锰酸盐复合药剂的作用虽也会使藻体细胞遭到破坏，释放到水中的有机物增多，但同时由于高锰酸盐复合药剂各组分间的协同氧化作用使得嗅味物质分解，并与复合药剂中某些成分络合得到去除，同时作用过程中会生成溶解度极低的新生态水合二氧化锰，新生态水合二氧化锰对有机物能起到一定的吸附作用，因而会使水中的嗅味物质降低，表现为嗅味强度显著降低。三是利用脱色除臭剂除味。四是利用脱色除臭剂和粉末活性炭联用。我们对上述几种方案分别进行了实验。
　　2实验过程
　　2.1粉末活性炭吸附除味
　　2.1.1实验中采用的粉末活性炭产品种类有以下几种：唐山产U-301（木质）、U-306（混合）、U-308（煤质）；山西产特种活性炭；河南产脱色除臭剂（W—5）；河南产物理洗粉状活性炭782-A型（木质）。
　　2.1.2先对唐山产U-301、河南产782-A型两种木质活性炭和唐山产U-306混合型活性炭进行吸附除味试验。
　　A、唐山产U—301（木质）型粉末活性炭。模拟石家庄市地表水厂生产工艺进行实验室小试(即六联混凝烧杯实验)，原水取自黄壁庄水库。每个烧杯中先投加不同量的粉末活性炭分别，2分钟后投加混凝剂聚合氯化铝15mg/L，沉淀2小时后测定上清液的水质。从实验结果可以看出当原水臭和味为三级时，活性炭投加量达到9mg/L时，处理后的水臭味基本不明显。但由于木质活性炭质比重较小，试验过程中在水面漂浮较多，沉淀效果不好，考虑到在生产中可能加重滤池负担，因此不建议投加木质活性炭。
　　B、河南产782-A型（木质）粉末活性炭和唐山产U-306型（煤质木质混合）粉末活性炭。试验原水取自黄壁庄水库，试验过程及活性炭、药剂的投加量同A。从结果可以看出，河南产782-A投加到12.5mg/L时，处理后的水样基本无味；唐山产U-306煤质木质混合型粉末活性炭，投加量到12.5mg/L时，处理后的水基本无味，且水面漂浮的矾花、粉碳较少，其可以选为除味药剂。
　　2.2高锰酸钾预氧化与活性炭吸附联用除味
　　2.2.1确定预氧化所需的高锰酸钾投加量
　　原水取自黄壁庄水库，投加不同量的高锰酸钾，反应时间为2小时，试验结果表明，从投加0.2mg/L到0.7mg/L时，原水均不显色，根据试验结果，暂选0.3mg/L和0.5mg/L为与粉末活性炭联用时高锰酸钾的投加量。
　　2.2.2高锰酸钾预处理与粉末活性炭联用。
　　试验中分别采用唐山产U-301、河南产782-A型木质活性炭，唐山产U-306混合型炭，唐山产U-308煤质炭、山西产特种活性炭五种活性炭与高锰酸钾联用进行除味试验。原水取自黄壁庄水库，模拟石家庄地表水厂制水工艺进行烧杯混凝实验。
　　2.2.2.1唐山U-301型（木质）
　　每个烧杯原水中先投加高锰酸钾0.5mg/L，反应30分钟后，再投加不同量的粉末活性炭反应2分钟后，再在每个烧杯中投加PAC15mg/L，沉淀2小时后测上清液的水质。实验结果显示活性炭投加到7.5mg/L时，处理后的水基本无味，证明活性炭与高锰酸钾联用比单纯投加活性炭效果好，但同样存在活性炭漂浮水面现象。
　　2.2.2.2河南782-A型（木质）
　　每个烧杯原水中高锰酸钾的投加量为0.3mg/L，其它步骤同上，试验结果表明活性炭投加到7.5mg/L时，处理后的水基本无味，但由于其比重小，在水面漂浮较多。
　　2.2.2.3唐山U-306型(混合)
　　每个烧杯中先投加0.3mg/L的高锰酸钾，其它步骤同上，当原水臭和味为四级时，投加0.3mg/L高锰酸钾预处理，U-306煤质木质混合型粉末活性炭投加到7.5mg/L，处理后的水基本无味，效果不错，水面矾花漂浮也不多。
　　2.2.2.4唐山U-308型（煤质）
　　每个烧杯中先投加0.3mg/L高锰酸钾反应30分钟，其它步骤同上，试验结果表明，同样条件下U-308需要投加到10mg/L处理后的水基本无味，效果不如U-306好。建议将唐山U-306煤质木质混合型粉末活性炭为主要研究对象。
　　2.2.2.5唐山U-306（混合）与山西产特种活性炭对比
　　前三个烧杯中投加粉末活性炭U-306，投加量分别为2.5、5、10mg/L，后三个烧杯中投加特种粉末活性炭，投加量分别为2.5、5、10mg/L，2分钟后投加PAC10mg/L，沉淀2小时后测定上清液的水质。实验结果显示，U-306与特种粉末活性炭投加到10.0mg/L时，对2-MIB的去除率分别是73.7%、57.5%，U-306比特种粉末活性炭去除率高16.2%，唐山U-306煤质木质混合型粉末活性炭去除嗅味的效果比山西特种活性炭好。
　　2.3脱色除臭剂除味实验
　　每个烧杯中分别投加不同量的脱色除臭剂，2分钟后投加聚合氯化铝10mg/L，沉淀2小时后测定上清液水质，脱色除臭剂投加量到3.0mg/L时，处理后的水基本无味。但因为脱色除臭剂含有高锰酸钾，因此处理后的水会显色。
　　2.4脱色除臭剂（w-5）与粉末活性炭（U-306）联用除味
　　由于脱色除臭剂含有高锰酸钾因此使水显色，为了保证除味效果，且不增加出厂水的色度，我们只能降低脱色除臭剂的投加量，再投加唐山U-306煤质木质混合型粉末活性炭。
　　A、分别投加试验，原水取自黄壁庄水库，先投加2mg/L的脱色除臭剂W-5，反应搅拌30分钟后，再分别在每个烧杯中投加不同量的粉末活性炭U-306的量，2分钟后投加聚合氯化铝15mg/L，沉淀2小时后测定上清液水质，当W-5投加量为2mg/L，U-306活性炭投加2.0mg/L时处理后的水基本无味，因此二者联用的效果比两者单独投加时好。
　　B、同时投加W-5和U-306试验、与单独投加U-306进行对比实验。原水取自加药间，在1、2、3#烧杯中同时投加W-5和粉末活性炭，4、5、6#投加U-306粉末活性炭。从上表可以看出，同时投加W-5和U-306对嗅味的去除效果，反而不如单独投加U-306的除味效果好。
　　结合A、B两试验结果，可以看出W-5与活性碳同时投加，活性炭会吸附一部分W-5中的高锰酸钾，使高锰酸钾的氧化作用减弱，影响了它作为氧化剂对于水中有机物的去除效果。因此两者同时投加的处理效果不好。应该先投加W-5反应半小时左右，再投加粉末活性炭效果会好一些。
　　3除味实验结论
　　3.1、将现有的活性炭逐个进行了实验室小试，发现木质活性炭的除味效果最好，但由于它质轻，在水面漂浮较多，考虑到会增加过滤池的负担，所以在水厂工艺中不建议采用；唐山U-306型粉末活性炭除味效果较好，当原水嗅味四级时，U-306投加量10.0mg/L左右，处理后的水基本无味。
　　3.2、高锰酸钾与粉末活性炭联用比单用粉末活性炭效果好，当原水嗅和味为四级时，投加0.3mg/L高锰酸钾反应搅拌30分钟，U-306煤质木质混合型粉末活性炭投加到7.5mg/L，处理后的水基本无味。
　　3.3、脱色除臭剂（w-5）与粉末活性炭（U-306）联用效果不错，当w-5投加量为2mg/L，U-306活性炭投加量为2.0mg/L时处理后的水基本无味。
　　3.4、高锰酸钾、脱色除臭剂与粉末活性炭U-306不可同时投加，如同时投加会降低除味效果。
　　通过对几种粉末活性炭的研究，我们了解了不同类型活性炭的投加时间、投加量和投加过程，对水厂的工艺有很大的指导作用，为水厂能根据原水水质情况及时更改工艺提供了详实的实验室依据，对优化出厂水具有重要的意义，该项实验结果值得推广与应用。