Particle properties in granular activated carbon filter during drinking water treatment

The elemental composition and bacteria attached in particles were investigated during granular activated carbon (GAC) filtration.The experimental results showed that trapped influent particles could form new,larger particles on GAC surface.The sloughing of individuals off GAC surface caused an increase in effluent particles in the size range from 5 to 25 μm.The selectivity for element removal in GAC filters caused an increasing proportion of metallic elements in the effluent particles.The distribution of molar ratio indicated a complicated composition for large particles,involving organic and inorganic substances.The organic proportion accounted for 40% of total carbon attached to the particles.Compared with dissolved carbon,there was potential for the formation of trihalomethanes by organic carbon attached to particles,especially for those with size larger than 10 μm.The pure carbon energy spectrum was found only in the GAC effluent and the size distribution of carbon fines was mainly above 10 μm.The larger carbon fines provided more space for bacterial colonization and stronger protection for attached bacteria against disinfection.The residual attached bacteria after chorine disinfection was increased to 10 2-10 3 CFU/mL within 24 hours at 25°C.     

固定化生物活性炭处理含硝基苯微污染水的可行性研究

以硝基苯为主要目标污染物,探讨固定化生物活性炭（IBAC）工艺对含硝基苯微污染水的净化效能以及利用该工艺处理含硝基苯微污染水的可行性.采用筛选、驯化的工程菌,对活性炭（GAC）进行固定化,使之成为固定化生物活性炭处理含硝基苯微污染水.试验对比了IBAC和GAC去除硝基苯、高锰酸盐指数、浊度、UV₂₅₄、氨氮、亚硝酸盐氮的性能,测定了炭柱进出水中生物综合毒性,考察了炭柱在接种后以及运行相对稳定时炭上细菌总数的变化.结果表明,IBAC启动速度快,对微污染物净化效能较高;IBAC对硝基苯的去除效果更好,在遭遇冲击负荷时,恢复净化能力的时间较短;炭柱进水中硝基苯控制26 μg/L以下时可保证出水检不出硝基苯;加入硝基苯会明显增加水的毒性,IBAC出水毒性低于GAC出水;IBAC上细菌总量较高,沿水流方向,炭柱上的菌量都是先增加后减少.     

活性炭性质对固定化生物活性炭净水效果的影响研究

对不同种类活性炭进行优势菌种人工固定化,通过相关性分析,研究了活性炭的性能指标对固定化生物活性炭(IBAC)净水效果的影响作用.结果表明:相关系数在0.7以上的活性炭性能指标为糖蜜值、摩擦系数、强度、单宁酸值、平均粒径、有效粒径、均匀系数,相关系数在0.5以上的活性炭性能指标为pH值、碘值、丁烷值、四氯化碳值.进一步的偏相关分析结果表明:对生物炭净水效果影响较大的性能指标为糖蜜值、强度、摩擦系数、均匀系数、平均粒径、有效粒径.产生这种影响的主要原因是以糖蜜值为代表的活性炭孔隙分布,为优势菌种提供栖息场所和调节食物供给;强度和摩擦系数代表了活性炭的耐破损能力,影响优势菌种生物膜的稳定性;活性炭的粒径大小和粒度分布均匀性,直接影响滤床水力剪切力,从而影响优势菌的固定稳定性.     

CTAC改性活性炭去除水中砷(V)的柱实验吸附和再生研究

为了开发一种能有效去除水中砷的吸附材料, 研究了十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)改性活性炭后, 活性炭对水中五价砷As(V)的去除效果.研究中利用动态小柱实验(Rapid small-scale column test, RSSCT)探讨了CTAC改性后活性炭对砷的吸附能力、影响吸附能力的因素和活性炭再生方法.结果表明, CTAC改性能有效提高活性炭对As(V)的吸附.活性炭对As(V)的吸附受溶液pH、空床接触时间、进水中砷浓度及水中其他离子存在的影响.另外, 1 mol·L^-1的盐酸能有效对吸附穿透后的活性炭进行再生,再生后的活性炭可以重复使用.同时,柱实验中对出水CTAC的检测结果表明, CTAC和活性炭的结合非常稳定.     

活性炭结构和性能与饮用水处理中有机物去除率的关系研究

活性炭的吸附性能主要由其结构特征和表面化学性质决定。如何选择合适的适用于饮用水处理的活性炭显得尤为重要。本试验以某湖水中的天然有机物质作为配水中有机物的来源，对活性炭的结构、性能指标和水质化学安全性指标（主要是高锰酸盐指数和UV254）进行了相关性分析。结果表明，试验用水经活性炭吸附后的水质主要与5～10nm和30-100nm的孔容有关，尤其与50～100nm的孔容最为相关。碘值和有机物去除率的相关性较差。比表面积、孔容积、平均孔径与有机物去除率有一定的相关性。     

某微污染水源自来水厂的纳滤深度处理效果研究

采用一级四段纳滤组合工艺处理南方某微污染水源自来水厂的传统净水工艺段出水,考察了纳滤膜工艺对出水水质的提升效果.结果表明,纳滤对常规水质指标与微量有机物有较好的去除效果,对混凝沉淀池出水中TOC和UV_(254)的去除率在95%以上(出水TOC≤0.3 mg·L~(-1),UV254≤0.005 cm~(-1));对卤乙酸、三卤甲烷前体物、多环芳烃和有机氯农药的截留率分别在62%、85%、50%和95%左右,使用UMU-SOS测试的出水遗传毒性低于检出限,不同段纳滤膜对相对分子质量较大的消毒副产物前体物与有机氯农药的去除率未呈现明显差异,但对相对分子质量较小的多环芳烃去除效果呈现明显差异,表明纳滤主要依靠物理截留去除水中相对分子质量较大的有机物,对相对分子质量较小的有机物则存在较大的局限性.与之相比,水厂目前使用的双级臭氧-生物活性炭深度处理工艺对传统净水工艺出水中多环芳烃、有机氯农药、遗传毒性的去除截留率分别仅为17%、62%、80%左右,显示纳滤对微量有机物的去除效果更为理想.     

生物活性炭吸附石化废水有机污染物实验研究

生物活性炭吸附石化二级废水有机污染物实验主要包括生物活性炭挂膜实验和生物活性碳影响因素实验。在实验中考察了水力负荷和活性炭滤层厚度两因素对有机污染物吸附作用。结果表明:在45 d左右挂膜基本成功,最佳水力负荷为0.25~0.75m3/(m2·h),活性炭滤层最佳厚度为90cm。     

百菌清应急处理研究

文章研究了在模拟条件下污水厂中百菌清污染的应急处理措施。试验结果表明:投加粉末活性炭可有效地去除百菌清,确保出水达到水厂排放标准,粉末活性炭在40 min内即可完成对百菌清87%以上的吸附,投加量在1.0 g/L时,溶液中剩余百菌清的含量为痕量,在气象色谱的检测下限(0.024μg/L)范围内;混凝沉淀工艺对百菌清也有较好的去除效果,在混凝剂投加量为150 mg/L的条件下,百菌清的去除率可达85.39%;粉末活性炭吸附和混凝工艺联用可以形成互补,有效去除百菌清的同时保证处理后出水碳水分离。     

生物活性炭工艺深度处理丹江口水库水的中试

活性炭过滤是饮用水深度处理的重要工艺,其中滤速、炭层高度、温度和炭龄是影响活性炭滤池运行效果的关键因素. 以丹江口水库水为处理对象,以混凝-沉淀-砂滤出水作为炭滤池进水,以高锰酸盐指数和UV₂₅₄去除率为评价指标,考察2011年4月—2013年5月取自北京某水厂的新炭、1年炭、3年炭和5年炭(2011年5月时炭龄)对水中有机物的去除效果. 结果表明,随着滤速的增大,有机物去除率降低;活性炭炭柱滤速为8 m/h时,高锰酸盐指数和UV₂₅₄去除率分别为41.9%和41.2%,能够获得较好的处理效果. UV₂₅₄去除率随总炭层高度的增大而增大. 随着炭层高度的增加,单位高度活性炭滤料对UV₂₅₄的去除率降低.夏季高温期,1年炭对高锰酸盐指数和UV₂₅₄的去除率分别为44.2%~57.4%和38.5%~53.1%,高于其在冬季低温期的去除率(38.9%~51.1%和31.7%~45.5%). 活性炭在使用初期,主要依靠吸附作用去除有机物;随着使用年限的增长,活性炭的生物载体作用日益明显,生物作用占主导地位,炭龄对有机物去除效果的影响变小,不同炭龄活性炭的处理效果差异不大,可适当延长活性炭的使用年限,降低处理成本.      

碳基吸附剂对典型有机防晒剂二苯甲酮-3的吸附性能及热力学研究

针对环境水体中药物及个人护理用品(PPCPs)的污染问题,选择在环境水体中存在的有机紫外防晒剂二苯甲酮-3(BP-3)作为典型污染物,以颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)和碳纳米管(CNT)作为吸附剂,考察吸附剂对BP-3的吸附性能、吸附特性和吸附热力学.结果表明:吸附性碳材料对BP-3具有良好的吸附性能,3种碳材料的最大吸附容量排列为:PACGACCNT,其中,PAC的单层最大吸附容量为450.36mg·g-1.Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附等温线方程能够较好地拟合吸附数据,Langmuir吸附等温线方程对PAC的吸附拟合效果较好,而对粒径较大的吸附剂(GAC、CNT)的拟合效果不理想.PAC、GAC的吸附过程可以采用一级动力学或者二级动力学模型拟合,而CNT适合采用一级动力学模型来描述.吸附热力学分析表明,PAC、GAC和CNT对BP-3的吸附过程都是自发进行的,其中,PAC和GAC的吸附过程是吸热的,升高温度有利于吸附反应的进行;而CNT的吸附过程是放热的.     

碘化活性炭吸附和预富集水体汞的方法

化学处理活性炭对汞等重金属离子具有良好的吸附特性。通过一系列测试获得了碘化和氯化活性炭预富集水体汞的优化方案。对实验室配制汞标准样品的测试表明,碘化和氯化活性炭对汞具有良好的吸附特性,而采样管的内径、活性炭的填充量以及过滤流速均影响活性炭预富集水体汞的效率。采用600mg的碘化活性炭采样管(内径:0.35cm),在水体过滤流速为10r/min(7mL/min)~25r/min(17mL/min)的条件下,碘化活性炭对水体汞的吸附效率可达到95%以上。增加流速和采样管内径以及减少活性炭填充量均会降低活性炭对水体汞的吸附效率。同时进一步测试了碘化活性炭对高汞(万山汞矿区渗滤水,含量范围:37.68~321.57ng/L)和低汞(贵阳市降水,含量范围:2.76~9.98ng/L)等天然水体汞的预富集效率,其预富集效率的平均值分别为96.74%(n=8)和96.09%(n=8)。该研究为采用化学处理活性炭技术预富集天然水体汞以及开展水体汞同位素测试提供了一种全新方法。     

处理水中微污染有机物的工程菌的研究

利用生物工程技术筛选、驯化出能够去除水中微污染有机物的工程菌 ,并以颗粒活性炭为载体采用物理吸附法将其人工固定化 ,然后用于微污染水的处理。通过对高锰酸盐指数的连续测定 ,试验结果表明 :工程菌人工固定化形成的生物活性炭对微污染水中有机物去除率较高 ,并且稳定 ,高锰酸盐指数去除率平均 4 0 % ;出水高锰酸盐指数 <2 5mg L ,浊度 <1 0NTU ,细菌总数 <10 0cfu mL ,总大肠菌群未检出。     

城市污水地下回灌深度处理技术

以城市污水地下回灌为回用目的,研究了不同的污水深度处理工艺,并着重研究了去除二级生物处理出水中有机物的处理工艺.研究结果表明,采用臭氧氧化和粉末活性炭预处理后再经土壤渗滤回灌,可大大改善水质,水中溶解性有机碳浓度可降至3mg／L以下,通过静态吸附实验选出了适于处理二级出水的粒状活性炭,并运用ADSA软件对有机物在活性炭上的吸附行为进行分析.将活性炭的动态实验同混凝、过滤结合起来,研究不同组合工艺对有机物的去除效果,筛选出了适于城市污水处理厂二级出水地下回灌的预处理工艺,其出水溶解性有机碳浓度低达3～4．5mg／L以下.     

Fe2+激活过硫酸盐耦合活性炭深度处理焦化废水

采用Fe²⁺激活过硫酸盐（PS）耦合活性炭处理焦化废水生化出水.在原水TOC为86.4mg/L,色度338倍的条件下,研究PS和Fe²⁺投加量,初始pH值等因素对处理效果的影响.结果表明：PS和Fe²⁺投加量分别为1.5和4mmol/L,不调节pH值（8.0）,反应60min,色度和TOC去除率可达87.17%和68.16%.经Fe²⁺/PS体系处理的废水采用A,B两种活性炭进行吸附处理,结果表明：B炭的吸附效果较好,且可去除Fe²⁺/PS体系残留的PS.B炭15g/L,反应120min时,出水色度为14倍,TOC 11.86mg/L.Fe²⁺激活PS氧化法耦合活性炭吸附深度处理焦化废水时,总色度去除率95.86%,总TOC去除率86.27%.对生化出水,Fe²⁺/PS体系出水和活性炭吸附出水进行三维荧光光谱扫描分析,结果表明：Fe²⁺/PS体系能氧化分解废水中部分类腐植酸物质,而活性炭吸附则可进一步去除了废水中残留的类腐植酸物质.     

剩余污泥共厌氧消化改善脱水性能研究

为改善剩余污泥厌氧消化脱水性能,减少后续处理费用,研究了剩余污泥添加废物酒精糟液在高温(55℃)下共厌氧消化后污泥脱水性能,并对影响脱水性能因素进行了回归分析。结果表明:共厌氧消化提高了剩余污泥的碳氮比、有机负荷和产气率,减少了胞外聚合物中有机成分蛋白质和碳水化合物含量,增加颗粒尺寸,明显提高厌氧污泥脱水性能。当进样总体积为450mL、剩余污泥与酒精糟液二者体积比为2:1、污泥停留时间为11.1d时,厌氧消化污泥的脱水性能最好,毛细吸收时间为127s;当有机负荷继续提高时会出现酸化现象,可导致厌氧污泥脱水性能变差。对厌氧消化污泥脱水性能影响明显的因素是污泥颗粒尺寸、紧密粘附胞外聚合物含量。     

静电活性炭净水器的实验研究

静电活性炭净水器是将静电杀菌技术与活性炭吸附过滤技术相结合，解决单一活性炭净水器滋生细菌及ＮＯ２＾－－Ｎ超标等问题，实验结果表明，电流密度为４．９２ｍＡ／ｃｍ＾２，产水率为１Ｌ／ｍｉｎ时，该净水器能起到杀菌抑菌的作用，出水ＮＯ３＾－－Ｎ〈０．０３ｍｇ／Ｌ，而且不会改变活性炭固有的吸附容量和吸附效果。     

蛋白类有机质在水厂各处理单元中的去除特性

蛋白类有机质（pDOM）广泛存在于天然水体中,是非常重要的含氮消毒副产物前驱物.近年来,其在饮用水处理过程中的去除和控制逐渐受到广泛关注.本文以两个实际饮用水厂不同工段进出水为研究对象,通过高效尺寸排阻色谱联合紫外、荧光及有机碳检测器的分析方法,对水样中pDOM不同分子量组分的去除特性及变化规律进行探究.同时,选取混凝和活性炭吸附两种水处理技术进行小试实验,进一步探究pDOM组分在常规处理单元的去除规律.结果表明,pDOM在不同水处理单元具有不同的去除特性,预氧化能够有效分解类色氨酸和类酪氨酸型高分子组分,且随着氧化剂氧化作用增强,更多的高分子组分被氧化分解为小分子,但一些分子量较大的脂肪族蛋白等组分则难以被氧化分解;混凝沉淀对高分子组分有良好去除效果,尤其是类色氨酸型pDOM,且混凝过程可能存在一定量pDOM组分的释放,多为小分子及疏水性组分;活性炭过滤易去除分子量较低及疏水性较强的组分,但炭砂滤池长期运行可能存在微生物滋生,因此造成出水部分pDOM组分浓度增加;紫外消毒在一定程度上提高了小分子组分的去除效率.由于实际水厂运行过程中水质条件变化复杂且微生物活动不可控,故各处理单元对pDOM的去除并没有展现协同作用.且相比于腐殖质类物质,pDOM组分受水质变化影响较大,从整体工艺流程来看,去除效果有限.因此在水厂未来运行中,应加强进出水中pDOM各组分的监测,及时对各处理单元运行参数进行调整,同时考虑结合臭氧-生物活性炭工艺,或增加纳滤等膜过滤单元,严格控制pDOM组分的去除.     

海藻酸钠包埋固定化微生物处理含油废水研究

采用海藻酸钠固定化包埋活性炭与菌Brevibacillus parabrevis Bbai-1,制备海藻酸钠-活性炭固定化微球。通过活性炭吸附前后的菌浓变化,测定了25℃时活性炭对Bbai-1的最大吸附量。采用正交试验优化了影响海藻酸钠-活性炭固定化微球的物理性质和微生物活性的4个主要因素(海藻酸钠浓度,活性炭含量,种子菌液浓度和交联时间),确定了固定化微球的最佳制备条件:海藻酸钠浓度为3.5%,活性炭含量为0.7%,种子菌液浓度为6×107 cell/mL,交联时间为24 h。并在25℃,原油含量为0.2%,固定化微球与含油培养基的体积比为3:20时,以游离菌作对比,考察了固定化微球降解原油的最佳pH和盐度。结果表明,固定化菌在pH 6~9,盐度为1.5%~3.5%时,原油降解率可达50%以上,比游离菌提高了20%,且具有较高的盐度适应能力和较宽的pH适应范围。     

邻苯二甲酸二甲酯在颗粒活性炭中的穿透特性

在25℃条件下,研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的动态吸附特性及其影响因素.在不同进水流量（0.65～4 mL·min^-1）、GAC粒径（550～1　250　μm）、DMP初始浓度（50～400　mg·L^-1）和GAC炭量（0.75～1.4 g）条件下,考察了DMP在GAC柱中的穿透特性.研究表明,GAC对DMP的吸附容量较大,Yoon-Nelson模型能够很好地拟合各种工况下的动态穿透曲线;动态吸附容量随着进水流量和GAC粒径的增大而减小,相反,随着DMP初始浓度和GAC炭量的增大而增大.根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t₁以及平衡点t₂.在建立了各影响因素与Yoon-Nelson穿透模型参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与穿透时间和各影响因素之间的动态关系模型.     

生物活性炭法处理ABS树脂生产废水

采用负载经驯化后微生物的活性炭与未负载微生物的空白活性炭处理ABS凝聚干燥工段废水,研究生物活性炭系统中存在的生物再生作用.结果表明,生物活性炭能够高效分解转化ABS废水中的有机腈类及芳香类污染物,其处理出水的COD、TOC及Org-N的去除率均达到80%以上,并且废水中的有机氮主要分解转化为NH3-N,其NH3-N转化率高达65%.生物活性炭表面繁殖了大量的长杆菌、钟形虫及少量的球菌,活性炭能够为微生物生长提供适宜的环境,并保护微生物避免受有毒难降解污染物的抑制作用,同时活性炭表面生长的微生物能够对活性炭进行生物再生,使其长期保持高效的吸附能力.