摘要：粉狀活性炭吸附技術(shù)作為水廠改善水質(zhì)的有效措施，運(yùn)行方式靈活，費(fèi)用低廉，效果明顯。通過綜合研究成果，對(duì)粉狀活性炭吸附技術(shù)在水廠應(yīng)用中應(yīng)著重解決的問題進(jìn)行了探討。
一、應(yīng)用狀況
粉狀活性炭在給水處理中的使用已有70年左右的歷史。自從美國使用粉狀活性炭去除氯酚產(chǎn)生的嗅味以后，活性炭成為給水處理中去除色、嗅、味和有機(jī)物的有效方法之一。國外對(duì)粉狀活性炭吸附性能做了大量的研究表明；粉狀活性炭對(duì)三氯苯酚、二氯苯酚、農(nóng)藥中所含有機(jī)物，三鹵甲烷及前體物以及消毒副產(chǎn)物三氯醋酸、二氯醋酸和二鹵乙腈等等均有很好的吸附效果，對(duì)色、嗅、味的去除效果已得到公認(rèn)。
粉狀活性炭在歐、美、日等國應(yīng)用很普遍，美國80年代初期每年在給水處理中所用粉狀活性炭約2.5萬t，且有逐年增加趨勢(shì)。我國60年代末期開始注意污染水源的除嗅、除味問題。粉狀活性炭在上海、哈爾濱、合肥、廣州都曾試用過。近年來，我國對(duì)粉狀活性炭的研究和應(yīng)用逐漸重視，同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱建筑大學(xué)等都作了較為深入的研究，已取得不少實(shí)用性成果。
粉狀活性炭應(yīng)用的主要特點(diǎn)是設(shè)備投資省、價(jià)格便宜、吸附速度快，對(duì)短期及突發(fā)性水質(zhì)污染適應(yīng)能力強(qiáng)。
二、制約技術(shù)應(yīng)用的瓶頸
根據(jù)我們的研究表明：自來水廠中應(yīng)用粉狀活性炭吸附技術(shù)，是一項(xiàng)非常有前景的技術(shù)。但是，由于未能很好地解決該技術(shù)在應(yīng)用方面存在的局限性，難以發(fā)揮粉狀活性炭技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用不能達(dá)到實(shí)際效果。在自來水廠中的應(yīng)用需要解決理論依據(jù)和應(yīng)用兩大類問題。
1、理論上應(yīng)解決的問題
（1）根據(jù)水廠原水的水質(zhì)狀況，特別是有機(jī)物分子量的分布狀況，確定投加粉狀活性炭的炭種（見圖1）。
（2）根據(jù)水廠的實(shí)際水質(zhì)情況，確定合理、經(jīng)濟(jì)的投加量（見圖2）。
（3）根據(jù)水廠現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，確定合適、合理的投加點(diǎn)及投加方式，以解決粉狀活性炭與混凝劑吸附競(jìng)爭(zhēng)的矛盾，提高粉狀活性炭使用效率（見圖3）。
作為一種普遍性的規(guī)律，由圖1、圖2、圖3可以知道：在相同條件下，不同的粉狀活性炭炭種對(duì)有機(jī)物吸附處理的能力相差較大（去除率相差16%）。同樣，根據(jù)水廠制水工藝的特點(diǎn)，不同投加點(diǎn)的影響也較大，這主要是由于原水的特性以及混凝與吸附競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，而投加量的確定在工程應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)目標(biāo)期望值（出廠水CODMn）以及運(yùn)行成本來綜合考慮。
粉狀活性炭投加作為一種應(yīng)急性的措施，在一些水廠已經(jīng)得到了嘗試，但對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用成效褒貶不一。我們的研究表明：針對(duì)水廠各異的實(shí)際情況，需要很好地探索解決上述三個(gè)問題的合適方式；特別是針對(duì)不同的處理工藝流程，選擇合理的投加點(diǎn)和投加方式是至關(guān)重要的。因此在該技術(shù)的應(yīng)用方面，需要引起足夠的重視，才能經(jīng)濟(jì)、有效地發(fā)揮粉狀活性炭除污染的作用。
2、工程應(yīng)用中應(yīng)解決的向題
（1）應(yīng)用中粉塵飛揚(yáng)的污染問題。在自來水廠應(yīng)用中，由于粉狀活性炭在諸多環(huán)節(jié)如裝卸、拆包、配制、投加過程中勞動(dòng)強(qiáng)度大、容易引起粉塵飛揚(yáng)，造成工作環(huán)境惡劣，操作人員抵觸情緒較強(qiáng)，也成為制約粉狀活性炭技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵的、實(shí)質(zhì)性的問題。
根據(jù)資料報(bào)道，有些自來水廠采用負(fù)壓配制投加方式進(jìn)行粉狀活性炭投加。該方式已經(jīng)基本解決了粉塵污染的問題，但仍難以避免粉狀活性炭在搬運(yùn)、拆包過程中造成的粉塵飛揚(yáng)以及勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題，特別是處理能力大于10萬m3/d的自來水廠，每小時(shí)的粉狀活性炭用量一般在60kg左右（以投加量15mg/L計(jì)算）。
（2）應(yīng)用中制備和定量投加粉狀活性炭的問題。為穩(wěn)定粉狀活性炭吸附除污染的效果，應(yīng)在一定范圍內(nèi)盡量保證投加計(jì)量的準(zhǔn)確，這不僅關(guān)系到處理效果，也與制水成本密切相關(guān)。根據(jù)合適的參數(shù)建造的整個(gè)粉狀活性炭?jī)?chǔ)存、配制、投加設(shè)備或系統(tǒng)需要能很好地防止在各個(gè)環(huán)節(jié)造成的不穩(wěn)定因素，如在輸送投加過程中的堵塞向題，會(huì)造成流量不穩(wěn)定，從而影響除污染的效果。
（3）設(shè)備或系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。為進(jìn)一步降低粉狀活性炭投加設(shè)備的操作強(qiáng)度，如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作與水廠原有自動(dòng)化控制系統(tǒng)相配，以及如何根據(jù)水質(zhì)變化情況自動(dòng)追蹤調(diào)整，以滿足穩(wěn)定出水水質(zhì)的目的，這也是制約該技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵因素。
（4）投資、成本控制。粉狀活性炭技術(shù)的應(yīng)用為關(guān)鍵的問題是投資以及成本的控制，為滿足新的《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》（主要是CODMn;3mg/L，特殊情況下不超過5mg/L），大多數(shù)水司均面臨技術(shù)改造的問題。對(duì)大多數(shù)水司而言，水質(zhì)污染一般是間斷性或突發(fā)性的,常規(guī)工藝在大多數(shù)時(shí)間是能夠滿足新的規(guī)范要求的，因此粉狀活性炭技術(shù)是一項(xiàng)實(shí)用性非常強(qiáng)的技術(shù)，其投資相對(duì)較省，成本較低、投用靈活。
例如，處理能力為10萬m3/d的自來水廠，設(shè)備的投資在120萬元左右，1m3水投資在12元左右，較之生物處理方法投資（1m3水投資100元左右）以及臭氧生物活性炭工藝投資（1m3水投資250元左右）具有很大的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)增加的處理成本約為0.02元/m3（以每年平均污染期使用粉狀活性炭投加設(shè)備90d，平均投加量為15mg/L計(jì)算）。
三、結(jié)論
根據(jù)我們長(zhǎng)時(shí)間的理論研究以及工程實(shí)踐表明：粉狀活性炭投加作為一項(xiàng)應(yīng)急性的水質(zhì)改善手段，只要正確解決技術(shù)使用上的炭種選擇、投加點(diǎn)、投加方式等問題，可以較好地提高水廠的出廠水水質(zhì)，特別是對(duì)有機(jī)物（CODMn）、色度等水質(zhì)指標(biāo)的改善；同時(shí)該技術(shù)已經(jīng)取得了工程實(shí)踐的檢驗(yàn)，解決了使用過程中的粉塵污染、投加以及降低勞動(dòng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等諸多問題，并且該技術(shù)的使用投資少，效果明顯，運(yùn)行成本低廉。