活性炭去除饮用水中的痕量有机污染物

　　自来水厂主要处理含高达70%河岸滤液的原水，用于饮用水生产。一般的过滤可以通过生物降解和土壤吸附来消除有机污染物。但是，某些有机微污染物(例如痕量有机污染物)从河流进入下游的水库也是饮用水处理厂的原水(此处称为原水)。因此为了维持水质需要去除这类污染物，本次我们使用特制的活性炭来进行研究测试，对水厂处理流程中的改善来降低污染物的指标并改善水质。

　　活性炭在自来水厂的应用

　　用于饮用水生产的活性炭已在工业规模上用于大部分自来水厂。活性炭除了去除非极性化学物质，气味，异味和色素外，在消除痕量有机污染物也引起了关注。尽管吸附是一个众所周知的过程，但要事先详细预测单个污染物的突破行为，仍然是一项挑战。实质上，这是由天然有机物的存在来解释的，该天然有机物与痕量有机污染物作为背景物质竞争吸附位点，并改变了活性炭的表面特性。痕量有机污染物分为三类：多氟脂肪族化合物，农药和代谢物，除挥发物外，还检测了亚​​硝胺和氨基聚羧酸。因此，需要进一步的研究以获得关于在水厂所采用的操作条件下不同痕量有机污染物的去除效率的信息。随后，在这种情况下考虑了某些问题：优先去除非极性/疏水性物质，痕量有机污染物和本底天然有机物竞争性吸附到活性炭上，随着操作时间的延长，活性炭的吸附能力不断降低，通过增加过滤速度或减少空床接触时间来减少滞留时间等。

　　测试中的工厂内结构

　　半技术试验工厂安装了电气安装，工厂控制和数据管理。中试工厂由两条处理线活性炭和反渗透膜(参见图1)组成，具有17个采样点。充气后的原水通过增压泵2.1.1和2.1.2从储水箱(3.1)连续泵出。将痕量有机污染物(3.2)注入标有2.2.1和2.2.2的泵的吸入侧，以确保适当的冲洗混合和良好的分散性。加水后的水以平行模式通过无烟煤砂滤池以及随后的活性炭(线1)和反渗透膜(线2)。每月对粒子过滤器进行反冲洗。为了测试紫外线消毒在反渗透膜之前作为减少生物结垢的附加预处理步骤的效果，在活性炭砂滤池的下游操作了紫外线装置(1.1.1)。反渗透膜管线的进料通过两个滤筒过滤器进行预处理，两个滤筒过滤器依次安装了80和5μm的标称截止值。

　　图1：所用中试工厂的示意图，其中包括两条处理线活性炭(线1)和反渗透膜(线2)，红点代表采样点。

　　使用活性炭去除饮用水中的痕量有机污染物受各种操作参数的影响，例如，比流量和空床接触时间，这些参数受流速控制。由于在整个测试期间使用的空床流速恒定为10m/h，因此考虑了活性炭的比流量，因此考虑了基于三种情况(即低，中和高比吞吐量)的去除效率。出于逻辑原因，活性炭的测试时间有区分。然后更新活性炭，并以较低的比重进行了另外两个实验。值得一提的是，在实际的饮用水处理厂中，每千克活性炭最多可使用18m³/kg的处理水，这是活性炭的短运行时间。

　　通过活性炭工艺去除痕量有机污染物

　　在活性炭处理过程中痕量有机污染物的去除值，根据活性炭的比重增加对数据进行分类。通常，活性炭对大多数痕量有机污染物表现出显着的去除性能，包括反渗透膜无法适当保留的物质，例如DCM，DCE，BTA和TCM。另一方面，活性炭无法如预期那样去除盐分，这反映在原水和加工/处理后水的可比电导率中。不过，总体而言，活性炭操作比反渗透膜所需的能源少。活性炭的压降低于<1bar，其去除值通过改变活性炭填充而变化。通过增加活性炭过滤的运行时间，可以观察到去除率从81%降低到50%(第二次填充)和70%降低到93%(第一次填充)。因此，差异可能与两种交流电荷之间的差异以及采样和分析误差有关，这些误差在某种程度上通过首次填充的两次测量得到了记录。对于二甲双胍，发现在特定负载下去除率从63%到97%发生了非系统性变化。使用纯净的活性炭，沿过滤器深度观察到大多数痕量有机污染物的浓度分布降低(去除趋势增加参见图2)。

　　图2：活性炭过滤器中痕量有机污染物的深度依赖浓度曲线。

　　活性炭过滤饮用水

　　考虑到活性炭过滤中痕量有机污染物的去除，图2中显示了深度相关的浓度曲线。这种与时间有关的行为被认为是活性炭过滤处理的不利条件。可以通过串联使用两个活性炭过滤来解决，这在一般的饮用水处理厂中并不常见。在高比通量下大量吸收可吸收物质的情况下，可能会释放出弱吸收物质，从而导致饮用水被痕量有机污染物污染。我们还发现可以通过将反渗透膜渗透液和经过活性炭过滤处理的旁路混合以产生硬度可调且痕量有机污染物含量降低的饮用水来维持矿质，这些饮用水可以满足常见的饮用水准则。因此，反渗透和活性炭可以协同提高痕量有机污染物的去除率，并可能改善饮用水。

　　经过我们长期的测试与研究发现根据特定的需求，活性炭和反渗透的并行操作可能是合适解决方案。在这种情况下，一种方法的缺点会被另一种方法的优点部分抵消，例如，活性炭过滤子流对渗透液进行必要的盐化，这会导致混合水具有中等硬度。当要同时降低痕量有机污染物和硬度时，这一点特别重要。如果您还有什么需要了解的，请立即咨询我们，我们有自己的研发实验室和科研人员可以给您提供技术支持。