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1、第 29卷第 7期 中 国 给 水 排 水 Vol. 29 No. 7 2013 年 4 月 CHINA WATER & WASTEWATER Apr. 2013 活性炭回流强化去除有机物的试验研究 袁煦 许龙 2 ，王昭 繆丽娟 3 (1.苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏苏州 215011; 2.上海市政工程设计研究 总院集团 有限公司，上海 200092; 3.中国市政工程华北设计研究总院，天津 300074) 摘要： 以中置式高密度沉淀池为载体，向池内投加粉末活性炭，利用高密度沉淀池的污泥 回流系统对粉末活性炭进行富集和回用，延长其在沉淀池中的停留时间，考察投加粉末活性炭后对 有机物
2、的强化去除效果，并进行了投炭量优化研究。结果表明：该投加方式能显著改善对有机物的 去除效果，相比不投加炭，对 C0DM的去除率提高了近 10%。 通过增加污泥回流比可减少投炭量， 在去除率相同的情况下，污泥回流比为 5%时的投炭量较回流比为 3%时减少了 34%，而较不回流 投炭方式减少了 77%。 对有机物的去除效果是粉末活性炭吸附和生物强化共同作用的结果。 关键词：中置式高密度沉淀池：粉末活性炭：回流 中图分类号： TU991 文献标识码 ： C 文章编号 ： 1000 -4602(2013)07 -0045 -03 Enhanced Removal of Organic Compound
3、s by PAC Return YUAN Xu* , XU Long2, WANG Zhao3, MIAO Lijuan3 (1. School of Environmental Science and Engineering， Suzhou University of Science and Technology Suzhou 215011? China; 2. Shanghai Municipal Engineering Design Institute Co. Ltd.， Shanghai 2QQQ92， China 3. North China Municipal Engineerin
4、g Design and Research Institute f Tianjin 300074? China) Abstract: Powdered activated carbon (PAC) was added into intermediate high-density sedimenta tion tank, and sludge return system was used to enrich and reuse PAC， extending the residence time of PAC. The enhanced removal of organic compounds b
5、y dosing PAC was investigated， and the PAC dosage was optimized. The results showed that dosing PAC could increase the CODMn removal rate by 10%. At the same removal rate， the PAC dosage with 5% sludge return ratio was decreased by 34% compared with that with 3% sludge return ratio? and by 11% compa
6、red with that without sludge return. The removal of organic compounds results from the combined effect of PAC adsorption and bioaugmentation. Key words: intermediate high-density sedimentation tank; powdered activated carbon ; sludge return借鉴接触絮凝工艺原理，将粉末活性炭在混凝 沉淀单元中循环，利用粒径较小的活性炭作为絮凝 的核心物质，可起到强化絮凝的作用
7、，还可延长活性 炭在水中的停留时间，增加活性炭在混合液中的浓 度，充分发挥活 性 炭 对 有 机 物 的 吸 附 作 用 1。由于回流，污泥停留时间长，比表面积巨大的活性炭将具 有较好的生物载体作用，易形成生物膜，强化对有机 物的去除效果；而且由于回流，理论上活 性炭补充投 量低，可减少工程投资、降低制水成本。 笔者与上海市政设计研宄总院合作，以中置式第 29卷第 7期 中 国 给 水 排 水 www. watergasheat. com 46 高密度沉淀池为载体，向池内投加粉末活性炭，利用 沉淀池的污泥回流系统对粉末活性炭进行富集和回 用，延长其在沉淀池中的停留时间，强化对有机物的 去除效果
8、2。该工艺可根据原水水质特点灵活应 用，当原水有机物污染较重时，可与深度处理单元组 合应用，减轻后续深度处理单元的负荷；当原水有机 物污染较轻但常规工艺处理又不能达标时，可采用 该工艺替代深度处理单元，减少基建投资。 1 材料与方法 1.1原水水质 试验期间原水部分水质指标如下：浊度为 8 45 NTU、 pH 值为 7 8、 C0DM为 5.5 9.8 mg/L、 7K 温为 8 28 t：、 UV254 为 0.106 0.289 cm 1.2试验装置及方法 中试装置如图 1所示。 图 1中试装置示意 Fig. 1 Schematic diagram of pilot equipment
9、原水加入聚合氯化铝 （ PAC)，与预加 PAM的底 部回流污泥在池体中心的混合区充分混合后进入絮 凝区进行搅拌絮凝，由上而下通过水流变速区进入 沉淀区，最终在沉淀区实现泥水分离。污泥在沉淀 区下部进行浓缩，浓缩后的污泥部分再回流到沉淀 池内，多余高浓度污泥被排放。在粉末炭投加装置 内安装隔膜计量泵，将充分溶解的粉末炭溶液均勾 投加至沉淀池内。 中试装置运行工况：进水量为 100 m3/d、 排泥 量为 1 m3/d、 混凝剂 PAC投加量为 37. 5 mg/L、 助 凝剂PAM投加量为 0. 1 mg/L、 污泥回流比为 3% 5%。该试验采用如下投炭方式：初始在高密度沉淀池内一次性投加相
10、对大量的粉末炭，以后每日通 过 计量泵均匀补充由于排泥而排出沉淀池的粉末炭， 利用高密度沉淀池污泥回流系统，形成恒定的高浓 度粉末炭循环液。 2 结果与讨论 2.1对有机物的去除效果 初始时投加一定量粉末炭，在沉淀池中形成混 合液。通过回流，使粉末炭在原水液相和污泥固相 之间运动。以混合液中粉末炭浓度为投加浓度 q， 即 ： 1=財 1(?进 7?+1。式中，似 1为初始投炭量， 为进水量，该试验取 1 ni3/d; 97为回流 比， 为底泥总体积，该试验为 5 m3。 试验选用 200目粉末活性炭。当回流比为 3% 时，沉淀池初始投加粉末炭量为 2.5 kg， 每日由于排 泥损失粉末炭量为
11、0.5 kg， 故每日通过计量泵向沉 淀池加入0.5 kg粉末炭，计算得该工况粉末炭投加 浓度为 20mg/L， 补炭浓度为 5 mg/L。 将沉淀池不 投加粉末炭和投加粉末炭这两种工况的出水水质进 行比较。结果表明，两种工况对浊度的去除效果相 近，出水浊度都在 1 NTU以下，去除率都能达到 90%以上 ;两种工况的进水 C0DM浓度近似相等，为 5.56.5 mg/L， 未投加炭时出水 C0DMS4. 0 4.5 mg/L， 去除率为 30% 33%，投加炭后出水 CODMllS3.3 4.0 mg/L， 去除率为 36% 44%，提 高了近 10%。 为了考察投加炭后高密度沉淀池对有机物
12、的去 除状况，对沉淀池进、出水 C0DMn进行了连续检测。 结果表明，投加炭后，对 C0DMn的去除率显著提高， 但随着粉末炭的吸附能力逐渐饱和，去除率也随之 下降，但一段时间后又呈现出缓慢上升的趋势，并在 投炭后 7 8 d达到稳定。 采用 GC - MS对水样的总有机物量和其中含有 的半挥发性有机物种类和浓度进行全面检测。结果 表明，沉淀池进水中共检出 22种半挥发性有机物， 其中醇类 9种、酯类 5种、酚类 2种、胺类 2种、其他 4种。 22种有机物中 2,4,7,9-四甲基 -5-癸炔 -4,7-二醇的浓度最高，为36.5 |xg/L;2,6-二叔 丁基苯和磷酸三 （ 2 -氯丙基
13、）酯的浓度最低，均为 0.1 (xg/L0 对进水、投炭前、投炭当天、投炭后 3 rl、 投炭后 5 d、 投炭后 8 d这 6个点的有机物检测数据进行分 析。从有机物种类的变化可以发现，进水中有 22种www. watergasheat. com 袁煦，等：活性炭回流强化去除有机物的试验研究 第 29卷第 7 期 47 有机物，在未投加炭时经过混凝沉淀，检测到半挥发 性有机物种类反而增加了 6种，推测这可能是受到 回流污泥中富集有机物的影响。投炭当天，粉末炭 以吸附作用为主，其有机物种类与未投加炭时相比 减少了 6种，与沉淀池进水相同。投炭后 3 d， 有机 物种类降低为 16种，相比于投炭
14、当天减少了 6种。 投炭后 5 d有机物种类进一步减少为 11种，相比于 未投加粉末炭时减少了 17种，即投加炭对水体中有 机物的去除效果明显。粉末炭的吸附作用在投炭后 快速减弱，而在吸附减弱后对有机物的去除能力又 会缓慢上升，推测可能在投加炭后产生的生物作用 强化了沉淀池对有机物的去除能力。 2.2投炭量优化 通过调 节沉淀池的污泥回流比能有效増加投炭 浓度，从而降低投炭量。设计两种工况，工况 1:初 始投加粉末炭量为 2.5 kg， 每日通过计量栗向沉淀 池加入 0.5 kg粉末炭，污泥回流比为 3% ;工况 2: 初始投加粉末炭量为 1.65 kg， 每日通过计量栗向沉 淀池加入 0.3
15、3 kg粉末炭，污泥回流比为 5%。两种 工况下投炭量都是 20 mg/L， 出水水质见图 2。 能达到 90%以上。由图 2(b)可以看出，两种工况 的进水C0DMr度相近，为 5.5 6.5 mg/L， 工况 1 的出水 CODMI3.3 4.0 mg/L， 去除率为 36% 44%，工况 2 的出水 CODMiiS3.5 3.9 mg/L， 去除 率为 38% 45%，二者的去除率近似相等。试验期 间，工况 1共投加 7 kg粉末炭，而工况 2共投加 4. 62 kg粉末炭，投炭量减少了 34%。 试验共历时 10 d,污泥回流比为 5%时的投炭 总量为4.62 kg。 若使用不回流的传
16、统投炭方法， 10 d处理 1 000 m3水，投炭浓度按 20 mg/L算，需投炭 20 kg， 可知该投炭方式节省了约 77%的投炭量。 3结论与问题 粉末炭回流强化沉淀工艺能显著提高对有 机物的去除效果，相比不投加炭，对 C0DMij去除率 提高了近 10%，推测这是粉末炭吸附和生物降解共 同作用的结果。 通过增加污泥回流比可减少投炭量，在相 同去除率下，污泥回流比为 5%时的投炭量较回流 比为 3%时减少了 34%，而较传统不回流投炭方式 则减少了 77%的投炭量。 补充投炭量受沉淀池排泥影响。本投炭方 式对浊度较低的水库水和预沉后水较为适用，如进 水浊度较高则需进行经济技术比较。 参
17、考文献： 1 许嘉炯 .生物活性炭深度处理工艺的系统选择和应用 D 给水排水 ,2012,38(9) :33 -37. 2 刘百仓，韩帮军，马军，等 .粉末活性炭吸附去除松花 江原水中有机物的研宄 D.中国给水排水， 2008,24 (21) :38 -41. iM k网神 I：况下出水 COD比较 图 2两种工况下的出水水质 Fig. 2 Effluent quality under two conditions 由图 2(a)可以看出，上述两种工况对浊度的去 除效果相近，出水浊度都在 1 NTU以下，去除率都 作者简介 :袁煦 （ 1977 - ) ， 女 ， 甘 肃兰州人，硕 士，讲师，主要从事水和废水深度处理技 术的研究。 E - mail: yuanxuzzm hotmail. com 收稿日期 :2012-12-15