粉末活性炭除臭工艺的影响因素

净水技术　ＷＡＴＥＲ　ＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ０Ｉ－　：　！　

粉末活性炭除臭工艺的影响因素　

李大鹏１，２徐乐中’李伟光　

（１．苏州科技学院环境科学与工程系，江苏苏，Ｊｑ　２１５０１１；　

２．哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨　１５００９０）　

摘要对粉末活性炭除臭工艺的若干影响因素（预处理参数、背景有机物、预氯化、ｐＨ值等）进行了较为深人的　

分析和探讨，得到了一些对实际生产具有较强指导意义的结论：①当混凝过程中生成的絮体尺寸与粉末活性炭尺寸　相当时．粉末活性炭除臭效果最佳；②去除水中的背景有机物可以大幅度提高粉末活性炭的除臭效率；③取消预氯　

化可以提高粉末活性炭的除臭效率；（　调节原水的ｐＨ至弱酸性，对提高粉末活性炭的除臭效果有重要的意义。　

关键词　粉末活性炭臭味背景有机物预氯化　

Ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ　Ｓｏｍｅ　Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　Ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｒｅｍｏｖａｌ　ｏｆ　

Ｏｄｏｒ　ｂｙ　Ｐｏｗｄｅｒｅｄ　Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　Ｃａｒｂｏｎ　

Ｌｉ　Ｄａｐｅｎｇ　Ｘｕ　Ｌｅｚｈｏｎｇ　Ｌｉ　Ｗｅｉｇｕａｎｇ　

《１．Ｄｅｐｔ．ｏｆＥｎｖｌｒｏｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵＳＩＳ，Ｓｕｚｈｏ￣２１５０１１，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＭｕｎｉｃｉｐａｌ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ［ｎ３ｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｈａｒｂｉｎ　１５００９０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｓｏｍｅ　ｆａｃｔｏｒｓ：ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ｏｒｇａｎｉｃｓ，ｐｒｅｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ，ｐＨ　ｅｔｃ　ｏｆ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　

ｒｅｍｏｖａｌ　ｏｆ　ｏｄｏｒ　ｂｙ　ｐｏｗｄｅｒｅｄ　ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｃａｒｂｏｎ（ＰＡＣ）ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　ｆｏｒ　

ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｐｌａｎｔ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ：①ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｌｏｃ　ｓｉｚｅ　ｅｑｕａｌ　ｔｏ　ｔｈｅ　ＰＡＣ　ｓｉｚｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ。　

ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｏｄｏｒ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｅ￣ｅｉｅｎｅｉｅｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．②ｔｈｅ　ｏｄｏｒ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ｒｅｍｏｖｉｎｇ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　

ｏｒｇａｎｉｃｓ③ｔｈｅ　ｏｄｅｒ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｐｒｅｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ④ａｄｊｕｓｔｉｎｇ　ｐＨ　ｏｆ　ｒａｗ　ｗａｔｅｒ　ｔｏ　ｗｅａｋ　ａｃｉｄｉｃ　

ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｇｒｅａｔｌｙ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｐｏｗｄｅｒｅｄ　ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｃａｒｂｏｎ　ｔａｓｔｅ　ａｎｄ　ｏｄｏｒ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ｏｒｇａｎｉｃｓ　ｐｒｅｅｈｌｍｉｎａｔｉｏｎ　

近年来，饮用水水源污染问题愈加突出，特别是　

我国南方地表水水源经常出现异常的臭、味，而常规　

净水工艺对引起臭、味的有机物的去除能力有限，导　

致出水臭味指标超标。尽管粉末活性炭预处理工艺　

成功地应用于饮用水除臭味『】１。并且该工艺的应用　

有逐渐增加的趋势，但对于大多数净水厂而言，与该　

工艺相关的设计和运行参数大都来自实际的运行经　

验，随意性较大，另外，水厂为了降低制水成本，经常　

人为降低粉末活性炭的投量而导致臭味去除效果　

差。针对上述问题，本文对该工艺的一些影响因素进　

行了深入分析，希望能使粉末活性炭除臭工艺的应　

用更加合理。　

１　混凝预处理对粉末活性炭除臭效果的影响　

以往，人们在应用粉末活性炭除污染时。都是将　

其直接投加到原水输送管或渠中。利用原水的输送　

一２４一　时间完成整个吸附过程，粉末活性炭在混凝、沉淀中　

去除。近年来的研究表明［２１，这种做法存在一定的弊　

端，即某些可以被混凝去除的有机物在粉末活性炭　

上发生竞争吸附，从而提高了粉末活性炭的投量。良　

好的混凝效果对提高粉末活性炭除臭效果极为重　

要。这主要是因为：①经过混凝后，水中的胶体脱稳　

后形成了一定粒度的颗粒。难以参与在粉末活性炭　

表面上的竞争吸附［３１。而大分子有机物在混凝过程　

中被去除，这两种作用使得粉末活性炭有充分的空　

间对混凝无法去除的溶解性的小分子臭味有机物进　

行吸附。②混凝后，水中迅速形成的微小絮体难以　

对同等尺寸的粉末活性炭颗粒进行网捕、包裹，使投　

入的粉末活性炭大都吸附在絮体表面。更好地发挥　

吸附臭味有机物作用。混凝预处理效果对粉末活性　

炭除臭的影响可通过絮体颗粒大小来描述。

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在混凝后投加粉末活性炭主要是解决某些有机　

物在粉末活性炭上的竞争吸附问题，但在絮体不断　

长成的过程中，其尺度对粉末活性炭的吸附性能有　

较大的影响：①当胶体颗粒刚脱稳时，此时絮体即　

将形成，但由于其尺寸过小，可能会堵塞粉末活性炭　

的大孔，而限制其他小分子向中孔、小孔的迁移。②　

絮体形成后，其尺度不断增加，当与粉末活性炭在水　

中分散后的颗粒粒度相当时，此时絮体的尺度尚不　

能网捕、包裹尺度与其自身相当的粉末活性炭颗粒。　

粉末活性炭大多吸附在絮体表面上，在整个絮凝、沉　

淀过程发挥除臭作用，在沉淀池中随絮体一起沉淀　

去除。③当絮体长成可见絮体颗粒后，在紊动水流　

中不断与其它絮体颗粒碰撞、结合而形成更大的絮　

体，此时会将投入的粉末活性炭迅速网捕、包裹，从　

而使粉末活性炭难以发挥吸附作用。④絮体的尺度　

继续长大，即接近絮凝过程的结束，由于水流的紊动　

程度减小，投加的粉末活性炭在水中呈悬浮状态，　

并且难以被絮体吸附，此时投加粉末活性炭并不能　

充分发挥吸附作用。　

综上所述，絮体颗粒的过大或过小对粉末活性　

炭除臭都有不利的影响，絮体尺度与粉末活性炭尺　

度相当时最有利于粉末活性炭吸附作用的发挥，但　

随着絮体的长成，粉末活性炭仍可能被包裹，因此，　

可以适当降低反应搅拌程度（降低Ｇ值），以推迟粉　

末活性炭被包裹的时问，而充分发挥粉末活性炭的　

吸附性能。　

从上述分析可以得出：混凝预处理后投加粉末　

活性炭可以提高其除臭的效率，但在某些水质条件　

下也有例外：即混凝后分子量低于５ｏｏ或１０００的有　

机物增加。其原因可能是部分被大分子有机物或其　

他无机胶体吸附的小分子有机物在混凝过程中由于　

这些大分子有机物或胶体与金属离子络合而释放出　

来所致．这种条件下，混凝后水中小分子有机物的数　

量可能多于混凝前，导致竞争吸附的加剧，降低粉末　

活性炭除臭的效果。　

２背景有机物对粉末活性炭除臭的影响　

混凝预处理可以去除大分子有机物，同时可以　

避免某些胶体颗粒的在粉末活性炭上的竞争吸附，　

但水中仍然存在一些有机物可能会参与竞争吸附。　

这种竞争吸附毫无疑问会降低粉末活性炭对目标有　

机物（臭味物质）的去除嗍。Ｋ．Ｈａｔｔｏｒｉ［ａ的研究表明，粉　

末活性炭（１０ｍｇ／Ｌ）可以将蒸馏水中２一甲基异冰片　（２一ＭＩＢ）的浓度从１６８ｍｇ／Ｌ降到２６ｍｇ／Ｌ，而对于原　

水（ＴＯＣ　２．６ｍｇ，Ｌ），达到同样的效果，需要投加　

３０ｍｇ／Ｌ的粉末活性炭，两者对比，去除竞争有机物　

用去了２０ｍｇｌＬ的粉末活性炭。而Ｓｈａｌａ　Ｌａｌｅｚａｒｙ—　

ｃｒａｉｇ旧则对背景有机物对粉末活性炭除臭效果的影　

响进行了较为深入地研究，粉末活性炭（１Ｏｍｇ／Ｌ）对　

纯水中土臭素（ｇｅｏｓｍｉｎ）（１５０ｎｇ／Ｌ）的去除率为９４％，　

而对Ｗｅｙｍｏｕｔｈ水厂的滤后水经粒状活性炭过滤　

２０ｍｉｎ的出水中±臭素（１５０ｎｇ／Ｌ）的去除率仅为　

５ｌ％，充分说明了背景有机物对粉末活性炭除臭的　

极大干扰作用。　

但到目前为止，关于如何去除竞争有机物，进而　

提高粉末活性炭的除臭效能的研究还不够深入．所　

得到结论对生产应用的指导作用还缺少实际意义　

３预氯化对粉末活性炭除臭的影响　

氯在饮用水处理中的应用已经有着很长的历　

史。加氯的目的在于杀灭部分藻类、细菌、氧化部分　

有机物，控制亚硝酸盐氮，降低藻类和有机物对后继　

混凝沉淀的干扰，提高混凝沉淀的效果。而近年来的　

研究表明，预氯化对粉末活性炭除臭有负面影响，主　

要表现在：①预氯化后，水中致臭物质含量增加，增　

加粉末活性炭除臭负荷，这一观点已得到许多学者　

的试验证实。Ｂ．Ｇ．Ｂｒｏｗｎｌｅｅｍ通过研究发现，原水预氯　

化（２ｍｇ／Ｌ）６０ｍｉｎ，土臭素的含量从１６０ｎｇ／Ｌ（原水）增　

加到１２３０ｎｇ／Ｌ。而Ａ．Ｍ．Ｄｉｅｔｒｉｃ　在研究中发现：藻类　

的代谢产物如亚油酸和棕榈酸等并没有臭味．但经　

氯氧化后，则带有臭味。②氯与活性炭反应，在活性　

炭表面形成一种致密的氧化物，或者活性炭充当了　

分解氯的催化剂，这种反应可能导致炭表面的氧化　

还原状态遭到破坏．极大地改变了活性炭的吸附能　

力。当水里存在活性氯时，粉末活性炭首先与氯反　

应，而反应速度与氯的浓度有关，氯浓度越高，反应　

速度越快。Ｏ．５ｍｇ／Ｌ氯在８　ｍｉｎ内与炭充分反应，而　

１．５ｍ　Ｌ氯在５　ｍｉｎ内即有１／２左右的氯与炭充分　

反应。Ｓｈａｌａ　Ｌａｌｅｚａｒｙ—Ｃｒａｉｇ１６３的研究证实，预氯化后，　

粉末活性炭的吸附能力下降，特别是炭投量较小时　

（５ｍｇ／Ｌ），土臭素的去除率从８２％（无预氯化）下降　

到５１％（预氯化）。　

基于以上原因，采用预氯化的净水厂，为了提高　

粉末活性炭的除臭效能，应取消预加氯。而对于某些　

由于某种原因不能取消预加氯的净水厂，应加大氯　

的投量，保证充分氧化以尽量降低臭味物质的增加　

一

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