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水處理分為上水處理和下水處理：上水通常指生活用水、工業(yè)用水、純水等經(jīng)過人工處理后使用的水；下水通常指生活污水、工業(yè)污水等。

水中的污染物大致分為無機(jī)污染物和有機(jī)污染物兩類。無機(jī)污染物主要是重金屬，如鉻、鉛、汞等以及氰化物和放射性物質(zhì)。有機(jī)污染物主要指耗氧有機(jī)物（BOD、COD）、酚類有機(jī)物、含磷和含氮有機(jī)物。今天，小編帶大家主要了解下上水的活性炭處理應(yīng)用。

上水的活性炭處理

1.自來水廠的深度處理

由于有些地面水源水質(zhì)變差和飲用水水質(zhì)的要求提高，在常規(guī)的水處理基礎(chǔ)上，自來水廠的處理工藝都向深度處理發(fā)展，活性炭因其強(qiáng)吸附性能而應(yīng)用于自來水的深度處理，很多國家的水廠都采用了此項(xiàng)工藝，例如早在法國的Mery Snoisee水廠、莫桑水廠，英國低色度水慢濾工藝水廠，瑞士蘇黎世水廠，德國的Mulheim-Ruhr水廠等工藝流程中都有活性炭處理工序。

20世紀(jì)60年代以前，臭氧氧化法被當(dāng)作與加氯消毒相應(yīng)的一種消毒方法。后來發(fā)現(xiàn)在水廠采用氯消毒時(shí)，會(huì)造成氯與水中有機(jī)物形成三氯甲烷的危害。然而研究表明，用臭氧氧化法時(shí)，當(dāng)臭氧量不足會(huì)產(chǎn)生對人體有害的誘變劑和致癌物。國際上較普遍采用臭氧技術(shù)，廣泛應(yīng)用此技術(shù)的當(dāng)屬法國。投加臭氧的位置有兩種，一種是在濾池之后，主要作消毒劑使用；另一種是在原水中投加一次，在普通濾池之后、活性炭濾池之前再加一次。一次投加作為消毒劑用，二次投加起生物活性炭的作用。

我國有些水廠開始應(yīng)用臭氧與活性炭濾池聯(lián)合使用的生物活性炭法。實(shí)踐表明，有如下作用：能去除水中溶解的有機(jī)物；能降低UV的吸收值，降低水中總有機(jī)碳（total organic carbon，TOC）、化學(xué)需氧量（chemical oxygen demand，COD）及氯的含量；能降低進(jìn)水中三鹵甲烷前體；對色度、鐵、錳、酚有去除效果；能使致突變實(shí)驗(yàn)（Ames）試驗(yàn)為陽性的水分顯陰性。

顯然，生物活性炭法是當(dāng)前去除水中有機(jī)物的方法中較為有效的一種深度處理方法，但此法的應(yīng)用因其耗電量較大等缺點(diǎn)而受到限制。

活性炭用于去除致臭物質(zhì)，早已有之，而且常常成為較有效的處理方法。1978年美國環(huán)境保護(hù)局（EPA）曾建議美國的所有城市，當(dāng)供水人口大于75000人時(shí)，給水處理系統(tǒng)都需要使用顆?；钚蕴俊Ｃ绹h(huán)保委員會(huì)為了保護(hù)飲水不被苯、甲苯、氯仿等有機(jī)物所污染，曾投資150萬美元建造了兩座活性炭吸附裝置，每個(gè)吸附塔一次填裝顆?；钚蕴?t，每天可處理飲水100萬加侖（3.78541×10⁶L）。

粉狀活性炭有如下幾種投加方式：可在沉淀以前投加或者隨后在進(jìn)入快濾池之前投加,這兩種投加方式都需要使活性炭有足夠長的接觸時(shí)間；也可分別由兩個(gè)或更多的投加點(diǎn)投加；也可使用流化床裝置。在較大的裝置中，可用塵埃控制干加系統(tǒng)投加活性炭，也可用水加炭的炭漿投加，投加量控制在5-50mg/L之間。

粉狀活性炭的使用通常是一次性的，雖然粉炭便宜，但如消耗大，則應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保問題，也有必要回收利用。例如有一種氧化法能成功地將活性污泥/粉狀活性炭的糊狀物予以再生。

粒炭的使用日漸增多，其再生損耗不超過5%。但也有使用強(qiáng)度差、便宜的粒炭，用過的廢炭有可能重新加工成為粉炭。粒炭以裝在凈化工序之后為佳，其好處是：一些有機(jī)物質(zhì)已由混凝和沉淀（澄清）工藝去除，既減輕了活性炭的負(fù)擔(dān)，又延長了操作壽命；降低了活性炭被顆粒狀雜質(zhì)和混凝劑絮體的堵塞程度。

2.去除鹵代甲烷

氯仿是由氯和地面水中的天然有機(jī)物組成，如腐殖質(zhì)和灰黃霉素類反應(yīng)而成。研究證實(shí)水中若含有10mg/L的有機(jī)物，如單寧酸、腐殖酸、葡萄糖、香草酸、棓酸，則會(huì)與10mg/L的氯迅速起氯化反應(yīng)，在開始的2h內(nèi)生成約90%的氯仿。飲水中在使用氯作殺菌處理時(shí)會(huì)帶來微量的鹵化烴，尤其是三鹵甲烷（THM），需要引起重視，因?yàn)檫@些化合物會(huì)引發(fā)膀胱癌。

考慮到鹵化烴對健康的嚴(yán)重危害性，美國曾對30個(gè)大城市和11590個(gè)城鎮(zhèn)的給水進(jìn)行調(diào)查，指出飲用經(jīng)氯化消毒后的地面水，可能對人體健康造成潛在的危險(xiǎn)。國內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，長期飲用加氯消毒的水的人，其死于消化和泌尿系統(tǒng)癌癥的危險(xiǎn)性更大。

活性炭可去除三鹵甲烷，曾用粒狀炭試驗(yàn)，在pH=7，溫度24℃，接觸24h后，對氯仿的吸附量為16.5μg/g，對三溴甲烷的吸附量為185.0μg/g。

3.飲用水的凈化

隨著水源污染的程度不斷加大，可飲用水日漸減少，質(zhì)量不斷下降，引起了世界各國的密切關(guān)注，飲用水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)也隨之不斷地進(jìn)行修改和增訂。呂錫武、嚴(yán)煦世在1986年的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-85）的基礎(chǔ)上提出“優(yōu)良飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則”建議稿，水質(zhì)指標(biāo)有52項(xiàng)，其中34項(xiàng)為GB5749-85中的項(xiàng)目，增加的項(xiàng)目有1，2-二氯乙烷、1，2-二氯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烯、五氯酚、2，4，6-三氯酚、艾氏劑-狄氏劑、氯丹、七氯和七氯氧化物、六氯苯、林丹、甲氧DDT、炭氯仿萃?。–CE）和致突變試驗(yàn)（Ames和SOS試驗(yàn)）以及兩項(xiàng)口味指標(biāo)（二氧化碳和溫度），并指出至少有26種元素是人體所需要的，其中11種是主要元素，15種為微量元素，應(yīng)有所考慮。

高質(zhì)量的飲用水有益于人類的健康，要實(shí)現(xiàn)飲用水的高質(zhì)量，就需要采用先進(jìn)的水質(zhì)深度處理技術(shù)，但由于飲用水水量僅占城市自來水總量的較少部分，如果采用高成本的水處理工藝，提高城市全部自來水的水質(zhì)和水價(jià)，然后不分用途、水質(zhì)的使用，顯然是不合理，也是不經(jīng)濟(jì)的。結(jié)合城市自來水使用分配的實(shí)際情況，合理的解決方法是：城市水廠繼續(xù)以常規(guī)工藝提供滿足一般用途的自來水，居民用戶另行采用小型，且能去除致癌、致突變、致畸等污染物的凈化裝置，以自來水為原料作更深度的加工，保證飲用水的高質(zhì)量。這樣既確保了居民的健康，又在居民經(jīng)濟(jì)承受能力范圍之內(nèi)。

深色的水會(huì)呈藍(lán)色或綠色，但水樣常呈黃色或黃棕色，這可能是由于廢水排放或植物分解的殘余物造成的；有時(shí)會(huì)顯紅綠色，可能由于染料影響，還由于氯加到含有機(jī)物的水中會(huì)形成三氯甲烷，所以高色度的水含有高濃度的氯化有機(jī)物，高色度的水需要使用活性炭降低其色度。

活性炭與其他方法的聯(lián)用可作為凈化飲用水的手段之一。其優(yōu)點(diǎn)有：對三氯甲烷、農(nóng)藥、異臭味、有機(jī)物去除有效果；對細(xì)菌、氯、鎂、沉淀物能部分去除；對鈣、鐵、鉀等人體有用元素不去除；降低色度；成本不大。在飲用水的處理方法中，一般情況下，離子交換樹脂是無法與活性炭相媲美的，如果要達(dá)到一定程度的有機(jī)物標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，活性炭和大孔型陰離子交換樹脂的聯(lián)用技術(shù)是非常有效的。

反滲透工藝去除有機(jī)物能力也很好，因其成本過高而無法推廣。超濾雖較便宜，但只是對去除大分子有機(jī)物有效，使用范圍受到局限。活性炭一般來說是去除特定有機(jī)化合物（包括致味、致臭物質(zhì)等）較廉價(jià)的方法。當(dāng)然活性炭的生產(chǎn)要力爭更廉價(jià)，力求更廣泛使用。

4.管道供應(yīng)可生飲自來水

管道自來水一般不宜直接生飲，活性炭是可用于管道供應(yīng)“可生飲”自來水的“裝置”。

管道自來水的水質(zhì)要符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到歐盟水質(zhì)要求，其生產(chǎn)要經(jīng)過四道關(guān)：一過微濾關(guān)（微濾的孔隙為100nm），二過活性炭關(guān)，三過超濾關(guān)（超濾孔隙為10nm），部分還要四過納濾關(guān)（納濾孔隙只有1nm）。經(jīng)過這四道關(guān)后，使大于數(shù)百納米的細(xì)菌、寄生蟲、微生物等被阻隔而無法過關(guān)，而小分子量的礦物質(zhì)則得以順利過關(guān)。這樣去除了自來水中的有害污染物，保留了人體所需的鐵、鈣、錳、鋅等。

5.臭氧-活性炭消毒法

在氯化消毒過程中，可能出現(xiàn)痕量氯仿和其他三鹵甲烷等副產(chǎn)品，這些物質(zhì)具有致癌性，早已引起各方關(guān)注。這些痕量物質(zhì)在受污染原水氧化后被檢測出來，也可能由于為去除色度加氯又與水接觸時(shí)間過長所致，還有像可起三鹵甲烷母體作用的腐殖酸及類似有機(jī)物等。

從消毒處理的觀點(diǎn)出發(fā)，通常有兩種辦法：一是采用其他消毒劑，如不會(huì)產(chǎn)生三鹵甲烷的二氧化氯、臭氧等；二是將水通過粒狀活性炭濾池進(jìn)行吸附，從而減少三鹵甲烷母體作用的有機(jī)污染物的含量，還可以應(yīng)用臭氧氧化和生物活性炭聯(lián)用的工藝，效果也很好。預(yù)臭氧化是將那些不易被吸附的有機(jī)物變成易被吸附的和可生物降解的化合物。

一般常用活性炭來去除水中有機(jī)污染物，如果將活性炭吸附和臭氧氧化結(jié)合使用，有很多好處，例如：

①在活性炭吸附前加臭氧，可以將一些大分子有機(jī)污染物氧化為易被活性炭吸附的小分子；

②臭氧通過活性炭濾床，使活性炭上所吸附的有機(jī)物氧化分解，起活性炭脫附再生的作用；

③比單獨(dú)用臭氧法處理水更能降低臭氧的耗用量；

④既能降低有機(jī)污染物的含量，又能去除細(xì)菌和病毒。

國外許多國家和我國哈爾濱化工區(qū)地下水、撫順洋河水源和天津紅旗毛紡廠都采用臭氧-活性炭消毒法，效果良好。

水處理中常以臭氧來殺菌消毒，改善色度、味覺和嗅覺，氧化有機(jī)物，加強(qiáng)難降解有機(jī)物和天然有機(jī)物等的生物降解性，改善絮凝效果等，但存在著臭氧利用率不高，成本高和與有機(jī)物反應(yīng)有較強(qiáng)的選擇性等問題，其直接應(yīng)用有一定的局限性。以活性炭為催化劑，協(xié)同臭氧作用便可提高臭氧的利用效率和氧化能力，即將臭氧催化轉(zhuǎn)化為氧化性更強(qiáng)而反應(yīng)選擇性低的羥基自由基。