摘要：近年来国内出现的一些水源污染突发性事件，特别是松花江水污染事件、镇江取水口水污染事件等，给我们自来水行业敲响了一次又一次警钟。本文就如何利用粉末活性炭的吸附性能来提高水处理效果，以保证城市的供水安全。
关键词：粉末活性炭投加,改善水质,纳入常规,水处理工艺
利用粉末活性炭去除水中有机物、除色、除嗅味物质己引起水处理行业的普遍关注，活性炭颗粒能保证良好的工艺性和吸附循环的时间较短是粉末活性炭的两大优点。上世纪20年代美国芝加哥，就成功利用粉末活性炭与慢砂过滤工艺相结合，防预了饮用水的氯酚污染；在东普鲁士也有成功利用粉末活性炭消除季节性的原水藻类异味的成功实例。
近年来国内出现的一些水源污染突发性事件，特别是松花江水污染、镇江取水口水污染事件，多次给我们自来水行业敲响了警钟。如何利用粉末活性炭的吸附性能来提高水处理效果，保证城市供水安全这一课题被我们行业内的人员所关注。下面就扬州自来水有限责任公司的具体实践运用情况向大家做一简要介绍。
扬州市现有新建及提标扩建改造的水厂目前已经预留了深度处理工艺的空间，但个别老水厂增加深度处理的可能性较小，如何在尽量少改动当前工艺的基础上控制由于突发性污染所致的污染物，确保供水安全，是我们当前研究的重点。公司自2006年开始对粉末活性炭投加工艺进行了初探，经过一段时间的研究、实践、总结后发现，关键在于如何根据扬州市饮用水水源地的实际情况，污染物的组成，不同水源水厂不同工艺配置的特点，进行大量的室内外试验，寻找出相适应的投加工艺和投加碳的品种，以期建立相对经济、简单易行的投加粉末活性炭工艺。
现从以下几个方面谈谈扬州水司在采用粉末活性炭投加工艺时的情况，供大家参考：
一、粉末活性炭投加
1、投加点
在选择投加点时，必须考虑混合程度和处理接触时间，尽量减少水处理药剂对吸附的干扰。粉末活性炭的吸附过程可分为：快速吸附、基本平衡和完全平衡三个阶段。快速吸附阶段大约需要30分钟，可以达到约70%~80%的吸附量，2小时可以基本达到吸附平衡，达到最大吸附容量的95%以上，再继续延长吸附时间，吸附量的增量较小。扬州水司目前三个水源地的取水口与净水厂均有一定的距离，粉末活性炭是采取在取水口处提前投加，夏季由于藻类繁殖速度加快，采取在原水厂适量投加高锰酸盐、净水厂在厂内补充投加粉末活性炭，利用从取水口到净水厂的管道输送时间完成部分吸附过程，在水源水到达净水厂前实现对污染物的主要去除。
2、投加方式
粉末活性炭的投加方式一般是根据投加量的多少、场地条件选取干式或湿式投加的。我们选用在取水口处采用湿投法投加粉末活性炭，及时根据水质情况改变活性炭的投加量，应对水源突出性污染，保证水质安全，经过几年来的生产运行，效果明显。生产的同时，我们发现在投加粉末活性炭时需要先将炭粉投入水中搅拌成炭浆，一开始粉末活性炭都是袋装的，把它从投料口倒入炭浆池，池内空气被挤出投料口，空气夹带黑色粉末活性炭飞扬，粉尘问题将造成操作工职业肺病及环境污染。目前我们已经完成对其投加方式的改造，除了第三水厂可能在两年内关停，暂时仍采用人工投加袋装粉末活性炭至炭浆池的工艺。
3、投加量
我公司选用的粉末活性炭为煤质碳，质量指标为200目，碘值>950mg/L，亚甲兰值180，比表面积800-1200m2/g，经多次试验比对，发现最佳投加量为10mg/L时，藻类、CODMn去除效果较好，目前其市场价格4000-5000元/吨，正常使用后每吨水制水成本约提高0.10元，但投加之后，滤后水浊度、千吨水矾耗、千吨水氯耗、出厂水各项指标都有明显下降。目前各原水厂按照8小时工作制，每班调配一池炭浆。
二、投加粉末活性炭在多方面明显改善水质
(1)经过试验比对，投产使用，证明投加粉末活性炭对去除色度有明显效果。色度的去除可达70%。色度低表明去除有机物的效率高，除铁、锰的效果好。但去除色度的效果并没有和投加活性炭量成正比。
(2)投加粉末活性炭对去除嗅味有明显效果。目前臭味的检测一般是用人的感官去鉴定。然而除臭是粉末活性炭去除污染物的一个重要的综合评价指标，也是供水行业目前面临的确保饮用水安全的极其重要、难度相当大的感官指标。由于致臭物质的动态性和不确定性，臭味的定量分析不易进行。扬州万福原水厂取水口在上游万福闸开闸泄洪期间水质较差，主要表现为有机物和氨氮增高，并有异味出现，关闸后藻类大量繁殖。实践证明，使用之后我公司近年来未收到一起因水中有异味引起的水质投诉。
(3)投加活性炭有助于去除阴离子洗涤剂。国内外化工行业早已有利用粉末活性炭，来净化去除工业废水中的洗涤剂的工艺。这也是粉末活性炭去除较大分子合成有机物的一个评价指标。万福闸下游取水口800米处有一排涝站，排涝期为五月至十月，其生活污水排入江中，可能影响水质。过去我们通过加大絮凝剂投加量，滤前加氯等方法来控制出厂水质，现在采取投加粉末活性炭工艺后，矾耗、氯耗双双下降，且出厂水水质稳定、有保障。
(4)投加活性炭有助于对藻类的去除。投加粉末活性炭能阻隔藻类的光吸收，同时在浊度较低的水源中有明显的助凝作用，有助于在混凝沉淀中去除藻类。然而是在混凝前还是混凝后投加，我们做了试验，结果表明：就扬州目前的水源水质而言，在混凝前投加粉末活性炭，沉淀出水浊度低于混凝后投加粉末活性炭沉淀水浊度，投加粉末活性炭后增加了水中颗粒数量可以作为混凝剂的晶核，提高了混凝效果，投加10-20mg/l粉末活性炭后，藻类的去除在83%左右，同时发现混凝前投加粉末活性炭对氨氮、TOC、矿物油的去除率相对要高一些。目前我公司在应用投加粉末活性炭、碱式氯化铝助凝、高锰酸钾预氧化的联合协同作用方面很成功，控制沉淀池出水浊度在1NTU以下，藻类的去除率可高达95%-98%。
(5)投加粉末活性炭使化学需氧量(CODmn和CODcr)､五日生化需氧量(BOD5)大大降低，这些与水体有机污染程度密切相关的表征指标的下降，表明了粉末活性炭对水体有毒有害物质的去除程度。实践证明投加10-20mg/l粉末活性炭后，对CODMn的去除在50%左右。
(6)投加粉末活性炭对酚类的去除有良好的效果。我公司目前已将粉末活性炭投加工艺纳入常规水处理工艺流程。根据水质中心试验及在各水厂的应用经验，认为在原水挥发性酚在0.005mg/L以下，投加粉末活性炭20mg/L以下，可以有效地去除；若原水挥发性酚在0.005mg/L以上，0.01mg/L以下，可明显减低出厂水挥发性酚含量;但原水挥发性酚大于0.01mg/L时，单靠投加粉末活性炭，难以得到良好的去除效果。粉末活性炭对酚类的去除效果，是综合评价吸附能力的重要指标，对于酚类污染严重的水体尤为重要。2011年镇江水司的取水口遭遇韩国籍轮船泄露苯酚污染，当时该水厂并未将粉末活性炭投加工艺纳入常规处理工艺流程，而水源受到污染的时间又是在凌晨三点中左右，工作人员反应也较迟，故而造成巨大影响。
(7)投加活性炭粉对出水浊度的影响。投加活性炭后由于活性炭比重大，并具有良好吸附性能，吸附在絮状物上，增加絮状物的比重，使水中相当部分有机物得到去除，具有良好的助凝性能。对于浊度低，絮状物由于有机胶体过多而轻浮的水体，助凝效果较显著。投加粉末活性炭后，沉淀池、滤池出水浊度大幅度下降，自来水水质大幅度提高。沉淀池出水浊度下降近60%，出厂水出水浊度下降近70%。但粉末活性炭投量大时，会发生微小碳粒穿透滤池的现象，影响出水浊度，所以当投加量大时，要严格控制好滤速和滤池出水浊度，穿透滤池的粉末活性炭数量这一指标可以通过颗粒计数器来测定。
(8)另有资料表明投加粉末活性炭对去除水体致突变有机物效果明显。某水厂水源常年致突变试验呈阳性，常规处理加氯消毒后致突变性一般会增加；投加粉末活性炭后，首次出现出厂水致突变为阴性。我想这不得不归功于粉末活性炭对有机污染物的有效去除，从而证明投加粉末活性炭，是常规工艺改善饮用水水质的简捷途径。
三、结束语
总之，我认为投加粉末活性碳后，水体相当部分有机物得到有效去除，水体中胶状物质含量明显减少，表面粘度大幅下降，稳定性被破坏。粉末活性碳吸附在絮凝物上，有利于絮体的架桥，能改善絮体的结构。所以对浊度较低、污染较重的水体，投加粉末活性炭除有良好的去除有机污染能力，同时还具有良好的助凝作用，使出水水质得到大幅度提高。是一种投资相对小、收效快，尤其是对于规模较大的老旧水厂，是处理污染水源的一种可靠的净化工艺，是可以将之纳入日常给水处理工艺的有效措施。
我希望通过自己对粉末活性炭投加问题的探讨研究，能够抛砖引玉，引起广大的专家、同行去关注这一经济有效的处理工艺，能否被接受并纳入常规水处理工艺流程，最终达到促进我国给水处理常规工艺流程不断发展和完善，推动供水水质提升，切实保障出厂水水质达到GB5749-2006的各项水质指标要求，造福于民。
本文选自国家级期刊《农业环境与发展》，《农业环境与发展》杂志创刊于1984年，农业部主管、农业部环境保护科研监测所与中国农业生态环境保护协会联合主办的国家级综合指导类科技期刊，为中国农业核心期刊。传播农业可持续发展新思想、新观点、新方略，倡导农业生产、农民生活、农村生态协调发展理念，多视角、多层次、多学科地反映食品安全与健康、资源开发与利用、环境污染与防治、农业清洁生产与农村循环经济等热点问题，直接面向农业、环保、食品、能源、卫生等领域的科研、教学、生产、管理、技术推广人员与大众读者。
