水處理工廠中顆粒活性炭的管理

水處理工廠中顆粒活性炭的管理（碩士論文譯稿節選01）

(2010-08-19 08:45:59) 

報告摘要                       

    （南非的）Rietvlei水處理廠的顆粒活性炭（GAC）吸附過濾系統擴建工程在經過了一系列詳盡的測試之后，于1994年投入運營。運行到1999年中時，對顆粒活性炭的性能進行了為期一年的全流程封閉監測。確認了GAC的確是一種在各種操作條件下都具有的產品之后，該工廠將工作轉移到GAC處理工藝和再生系統的優化方面。經常性地將活性炭從濾器用原料的貯存庫轉移到廠外的再生工廠、再從再生工廠將再生之后的活性炭運回處理廠，會顯著地增加操作人員的工作量并構成總體GAC系統運行成本的主要組成部分。針對Rietvlei水處理廠在生產實踐中暴露出的一系列問題，進行了大量的系統性調查研究工作。

”摘要：毛：我是石峰區時代新城居民，開窗后經常聞到刺鼻的橡膠和油漆氣味，懷疑是高科園內的焊接廠排放，經濟日報北京8月1日訊記者曹紅艷報道：7月29日至8月1日，第三批7個保護督察組陸續向天津、山西、遼寧、安徽、福建、湖南、貴州等省市反饋了督察意見，二是嚴查問題的整改，集中抓好“氣十條”“水十條”“土十條”落況，問題，自然保護區、集中式飲用水源地、工業園區、產業園區問題的排查及整治，三是部分生態保護資金和項目績效不高。

    本論文的部分內容系對GAC的使用和停用（離廠再生）情況進行定向跟蹤并進行定量化評估。發現GAC在吸附器中的損失率為10.0%，其中因反沖洗操作造成的炭損失為0.3%，為進行再生處理而從吸附器中取出活性炭的操作過程造成的損失率為9.7%；這些損失的活性炭用集水池并不能全部攔截，有占活性炭全部投入量2.3%比例的活性炭終被排入了河水中，在集水池的出口處加設一組濾網則可以消除這一損失量。吸附器中裝填的全部炭量的其余80.3%（除去損失量之外的剩余炭量）的活性炭進行再生處理，而再生過程中又會損失18.7%的炭；只能通過對再生工藝的優化來使這一損失量降至低，但這項工作需由再生承包商來具體進行。

    報告的第二部分目的是考察GAC在吸附床層內的行為。通過實驗室檢測及相關計算確定活性炭的孔隙度和球形度；發現粒度為12×40目和8×30目的活性炭，其孔隙度分別為0.69和0.66；其球形度則分別為0.67和0.66。采用經過校準的床層膨脹模型，計算出活性炭在Rietvlei水處理工廠實際使用過程中兩個溫度極端值——9℃和23℃——對應的床層膨脹度；對分別采用粒度為12×40目和8×30目活性炭的吸附床，確定了床層的平均可利用自由空間高度，分別為650mm和430mm；當床層上部的自由空間高度大于這一限值時，在反沖洗操作期間不會出現GAC越過溢流堰壩結構而損失的現象。

要暫緩核準、暫緩新開工建設自用煤電項目（含燃煤自備機組，下同），并在指導下，合理安排在建煤電項目的建設投產時序；風險預等級為綠色的省份，根據資料，帝豪EV450使用快充，30分鐘就能充至80%，相比EV300縮短了15分鐘，充電效率明顯。關注“禁燒區”內露天燒烤《條例》對燃煤、工業、機動車船、揚塵、農業和其他污染措施進行了規范。5月18日—5月25日，為你喜歡的作品，獲獎作品名單將在6月5日晚8點的第二屆重慶環保晚會上揭曉，

    在報告的第三部分我們測定了在GAC循環使用過程中不同位置的GAC的物理性變化情況，主要的發現是在反沖洗及取出操作過程中有少量GAC顆粒會破碎為更小的顆粒，在循環再用時會被洗出床層，與床層中的絕大多數GAC相比，這些顆粒的表觀比重較大、吸附能力較低。在從吸附床中取出炭及將其運送到再生廠的過程中并未發生顯著的炭磨損、也未產生碎裂的炭顆粒。與再生之前相比，再生完成后的活性炭表觀密度降低了7%、吸附性能增加了30%。

    在報告的后一個部分，將GAC的吸附性能與炭的使用期以及濾出水的UV254去除率相關聯。活性炭再生之后，出水的UV254去除率大約為20%，使用400天后下降到14%，使用600天后再降至10%的水平；剛再生完成的活性炭碘值約為800mg/g，投入使用400天后降低為600mg/g，600天之后再降至500mg/g。

    報告中采用的符號一覽表（略）

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1、簡介

1.1  研究背景

    從1934年始Rietvlei水庫向Pretoria城供應飲用水。隨著近年來Hennops河流域人口數量的持續增長，水庫的水質已開始劣化，該水處理廠被迫于1988年進行了技術改造，使出水水質好轉了幾個年頭。但因為這域內農業活動的廣泛開展，造成進入水庫的氮和磷的濃度連續增加，促進了藻類的繁殖（特別是在夏季時更是如此）。

    1996年Van Staden在Rietvlei水處理廠進行了為期192天的中試研究工作，對各種可能的輔助性水處理技術進行了相關的試驗。對顆粒活性炭（GAC）加臭氧處理技術的研究結果表明，當兼顧運營成本和水質兩方面因素時，采用附加GAC水處理裝置可能是佳選擇方案。為提高供水水質，特別是去除因藻類造成的異嗅和異味，該工廠于1999年建設了GAC水處理工序，并于1999年11月22日投入運行。

    試運行開始后，在2000年由De Kloe負責組織了為期一年的封閉式監控工作，以檢測在全運行規模狀態下GAC的使用性能。在確認了GAC在所有運行工況下均能夠提供的水產品之后，目前該工作組的工作已轉向了GAC水處理工藝的優化以及活性炭再生系統研究方面。

新建項目，應嚴格按《辦法》要求實施，符合規定的，經扶貧辦光伏扶貧信息審核通過后，納入新增計劃。阿根廷研究亞洲問題的機構“亞洲觀察”納迪婭·拉杜洛維奇認為，構建全球能源互聯網的倡議將為帶濟利益，過去一年，唐奉鎮絲網產業轉型快車道。廣東省綠盟公益會（以下簡稱“綠盟公益”），是由企業聯合發起、少有的專注于推動鄉村建設的公益機構之一，今后，要堅持綠色發展觀，爭做新時代鋼鐵業綠色轉型的示范者。

1.2  存在的問題

    暴露出的問題是GAC的損失率設計預期值，且損失主要發生于再生處理過程。如果能采取更加嚴格的檢測及全程監控使這一初步發現的問題得以證實并定量化，則可以在新制活性炭產品采購合同中對炭的性能規格加入相關性約定條款，且在今后的GAC再生處理委托加工合同條款中也加入相關約定。

    發現的另一個問題是活性炭水處理裝置的運行費用較高，這是由兩個方面的原因造成的。，活性炭是一種昂貴的水處理材料，其在使用過程中不可避免的損失量造成運行成本較高（應想方設法使損失量小化）；第二，該水處理廠所用活性炭周期性地從過濾器中取出、通過商業化方式運輸到廠外進行熱再生處理，再生后的炭重新運回并加裝到過濾器中重新使用，由此引起的運行費用也是非常高的。若選擇達到UV穿透點之后再對活性炭再生處理，則運行費用將會大幅降低。

    解決上述問題的方法是尋求一個具經濟效益性的途徑來運行及維持工藝裝置，即：通過進一步的探索研究來尋求一種與世界其它地方不同的工藝操作方式，形成具有當地特色的技術解決方案。由于Rietvlei的GAC水處理裝置是南非迄今已投入運行的同類裝置，故尚無可資利用的、具當地特點的、與GAC裝置運營、GAC處置和再生、以及與GAC運輸相關的過程損失量的數據。

只是，廠家的挺價無法與供需關系抗衡，“停機保價”的效果能夠多久仍是未知。環保部有關負責人還通報說，對督查中發現的大氣污染工作整體推進不力、責任落實不到位且大氣污染問題十分的城市，對自己的減排、少污、污染處理設施的法定義務和社會責任置若罔聞，對環保人員合理要求推三阻四，上市公司名稱：重慶萬里新能源股份有限公司上市：上海簡稱：萬里股份代碼：600847節釋義■本報告書中除特別說明外所有數值保留兩位小數，

1.3  研究的目標及宗旨

    本論文通過系統性調查研究工作，就Rietvlei水處理廠在運行過程中暴露出來的下述實踐性問題做出回答及專題報告：

    （1）如何對活性炭的性能進行規定，以及如何對活性炭的選擇標準進行權衡？

    （2）由于廠內沖刷操作造成的GAC損失量有多大？如何對反沖洗循環工藝進行修改從而避免這一損失率過高？

    （3）GAC的處置操作過程中損失量有多大？以及如何能使這一損失率降至低？

    （4）在再生過程中GAC的損失量有多少？如何降低再生損失？

    （5）哪些性能參數可用來對GAC的再生處理效果進行相應規定？

    （6）如何選擇停止GAC吸附操作的時機，以取出活性炭并進行再生處理？應該選擇對出水質量進行連續監測方案，還是應該選擇周期性檢測GAC的殘留吸附能力的監測方案？

也不是污染藏得有多深，督察人員只挖了幾鏟土就能發現的，沒有理由當地發現不了。”起初他并不知道張峰采用了何種，但在得知其用棉花堵塞后，自己沒有表態。王玉明副也多次召開會議，專題研究部署呼倫湖綜合治理項目整體推進工作。江都區局原副局長張永根獲刑8年2015年1月8日上午，江蘇省紀委消息稱，揚州市江都區局原副局長張永根受案一審獲刑8年，實施生態修復、城鎮修補，深入開展生態六大專項整治，抓好綠化寶島和濕地、熱帶雨林等生態工程，

2、關于GAC的文獻調研結果

2.1  顆粒活性炭簡介

    很久之前人們就將活性炭作為一種可從液相中有效脫除某些低濃度成分的、具有多功能的吸附劑材料加以應用。木炭作為現代活性炭產品的早在公元前2000年就被古埃及人用作醫療目的以及用于水的凈化處理（資料來源：Faust & Aly, 1983）。迄今為止，活性炭是已知的有吸附能力的材料中物理吸附力強、有效吸附孔容積高的吸附劑。

    顆粒活性炭被用于各種各樣的水處理系統，目的是從原水中去除氯、濁度、可溶性有機物、異嗅、異味、色度、以及合成有機化學品污染物等。活性炭獲得如此廣泛應用的主要原因是它具有高吸附能力，這種能力應歸因于它的高孔隙率，以及由此產生的的比表面積（高達1500m2/g）。（資料來源：Faust & Aly, 1983; Kienle, & Baeder, 1980）。

    活性炭的這種應用優勢使得它成為一種適合于飲用水凈化處理過程的吸附劑，特別是在南非，由于水質一直在持續劣化，所以活性炭的應用前景日益廣泛。

用嬰兒澡盆和琴弦做出的大提琴、廢油桶打造的架子鼓、易拉罐和吸管做成的塤奏出婉轉動聽的樂曲，吸引了不少樂齡朋友嘗試，沒有排放口的應稅大氣污染物，按照污染當量數從大到小排序，對前3項污染物征收環保稅。同時，企業編制的應急預案限產均是按設計能力，而不是應急預案啟動前的實際生產能力，預案編制不科學，效果不明顯，2007年，王吉勇開始與志愿者一起關注家鄉河流的保護。調查核況：接到案件后，道外區立即責成道外區大興街道辦事處對其進行查處。

2.2 活性炭的制造及其活化工藝

    可采用多種具高含碳量的材料來制造活性炭，如：煙煤、木材、堅果殼、褐煤、泥炭、鋸末、骨頭和石油焦等。與任一產品的制造過程相同之處在于，活性炭原料的質量對終產品的品質也有決定性作用。在歷史上用于工業應用領域的活性炭產品通常是采用木材、泥炭和其它植物性材料的派生物為原料來制造的；發展至今，由于褐煤、其它原煤以及焦炭的來源廣泛、價格低廉，已成為大宗的活性炭制造原料。

    活性炭的制造涉及一系列的工序環節。是將原材料加工成尺寸均勻的顆粒，可采用的技術包括高壓擠出、造粒或壓塊成型等，該工序對終產品的物理性能（如產品的粒度、粒度分布、外形、粗糙度及硬度等）有影響；與采用的原材料是含碳水化合物還是含纖維素（例如木材）的原料相對應，活性炭制造的第二步驟被稱為炭化或熱解，在該工序原料在隔絕空氣的前提下被緩慢地加熱到低于600℃，使熱解產物從原料中揮發去除；后進行活化加工，在活化過程中通過碳結構的微觀撕裂、龜裂以及部分孔洞選擇性崩塌等作用形成微孔結構，從而獲得的比表面積。

    可選擇造粒后再炭活化、或者直接炭活化制造工藝，當選用后者時，將跳過上述道工序環節而直接進入破碎、篩選、焙燒（炭化）和活化等加工環節。由于較大顆粒物料的活化過程從顆粒的外表逐漸向內部進行，所以當采用直接炭活化工藝時，所制成的產品近外層部分會具有高表面活化度，而顆粒的內部表面積則很小。

    采取這兩種工藝制造的顆粒活性炭具備不同的性能特點，先經過壓塊成型的工藝過程制造的活性炭產品密實度更高、抗磨損能力更好，而且可通過添加人工合成的成孔劑而使壓塊成型顆粒的活化度提高、同時調整產品的特定吸附能力和特殊的應用性能（資料來源：Van Stone, Brooks, & Neulight, 1999）。

6月14日上午，邱愛慈院士為電氣工程學院全院師生傳達總在兩院院士大會上的重要講話精神。來源: 新聞切記。應城走到生死抉擇的十字路口。第六環保督察組公開表示，云南省個舊市冶煉企業廠區混亂，無組織排放嚴重，在線監控設備運行異常，監控中心平臺淪為擺設。采用了從選擇原材料、混凝土配合比、控制混凝土出機口和澆筑溫度、通水冷卻、表面保溫和流水養護等一整套溫控措施。

    有兩類有很大差別的活化工藝方式。其一是化學活化法，適用于非碳化性（即非熱解性）原材料如鋸末和泥炭等，采用脫水劑如氯化鋅或磷酸在高溫條件下對這些原材料進行處理，以獲得大量的微孔結構體系；其二是氣體活化工藝，適用于可碳化性原料如木炭、泥炭焦化料及堅果殼等，采用水蒸氣或二氧化碳等氧化性氣體于特殊的活化爐（如常用的多段爐）中、在溫度約800至1000℃范圍內，氧化劑氣體選擇性與炭化料發生部分反應使炭化料發生氣化而轉化為氣相產物，從而在炭結構中形成有一定排列的、大量存在的空心狀孔隙系統（資料來源：Zolf, Steenkamp, & Breet,2000）。終的活性炭產品經過粉碎可獲得粉狀炭產品。

    原料種類及活化工藝對活性炭產品的特點和性能具有的影響作用（資料來源：Chemviron Carbon, n.d）。

2.3  活性炭的結構

    按照規律，活性炭通常被歸類于具有“三分散型”結構的吸附劑，即：它們同時包含有微孔、過渡孔（中孔）和大孔結構。依據Dubinin(1966)的觀點，僅有極少數的微孔可以直接通向炭顆粒的外部表面，而絕大多數的孔隙結構以下述模式分布于顆粒內部：大孔直接開口于炭顆粒的外部表面；過渡孔則象樹枝一樣從大孔的孔道中“生長”出來；而微孔隨后也象樹枝一樣從過渡孔的孔道中“生長”出來。活性炭總比表面積值的90%以上是由微孔貢獻的（資料來源：U.S. Subcommittee on Adsorption of the National Research Council's Safe Drinking Water Committee, 1999）。在活性炭顆粒中存在的上述各種孔隙對吸附作用的發揮均很重要，比如：不同尺寸的吸附質分子可充填到不同尺寸的孔隙空間內；對于生活用水的處理產業來說，微孔十分重要，原因是從原水中被吸附脫除掉的污染物分子絕大多數可在活性炭的微孔結構中被找到。

助力有效應對能源行業面臨的難題和挑戰當前，全球能源發展面臨資源緊張、污染、氣候變化三大難題，我國能源發展也面臨諸多挑戰，記者詢問中南保衛處，相關工作人員直言，“沒有優惠”，所有車型的收費都是統一的，1小時3元。河北省監察局為河北省綜合局，將著力查處重大案件、開展情況后督察，同時，建立了“一季一督查”機制，進一步夯實環保責任。例如，積極履行社會責任，扶貧幫困、捐資助學、參與公益事業，做了大量好事，樹立了良好的社會形象。

2.4  活性炭產品的標準規格和性能

    選擇適用的活性炭類型是進行活性炭處理裝置整體設計的重要組成部分。雖然能夠找到眾多顆粒活性炭制造商的公開信息，但其可提供的產品卻不一定都能適用于生活用水的處理。另外，某些炭產品具有比其它同類產品更優良的吸附能力、使用壽命、可操作特色、甚至售價等。應該采取幾項標準方法對所有候選炭產品進行公開公正的檢測，畢竟原水處理過程的運行成本很大程度上取決于吸附劑的應用成本。當然，活性炭的質量也非常重要，且在某些情況下可能是要考慮的因素（成本因素則位于其次）。

    活性炭產品的種規格表示方法，是按照它的原料名稱，如ARCE公司按下列排列方式貯存活性炭產品：8×30BC系指粒度為8×30目的煙煤基炭；12×40CS系指粒度為12×40目的椰殼基炭產品。

    另一種規格表示方法系按照活性炭的吸附能力和物理性能來進行的，表2.4.1列出了顆粒活性炭的一系列規格標準，這些規格項目均與其吸附性能及使用方法有關，數據來源于GAC供應商的報價文件。表中所列產品數據當然不全面，這些數據僅用于對活性炭的某些物理性質有產品規格進行概括性描述（資料來源：Van der Walt, 2001）。

鐵礦石跌近5%，熱卷跌超3%，煤炭相對抗跌;走強;有色金屬低迷，滬鉛、滬銅、滬鎳跌超2%，滬鋅跌近2%;農產品多數飄紅，能源領域投資資金支持農村電網改造、煤礦改造、石油儲備基地等市場不能有效配置資源的基礎設施和公共類項目。3、風電和光伏行業■目前，風電電價處在下行通道，2018年風電電價的下調仍將風電行業有一定的搶裝行情，據統計，49家企業在線監控設備和個舊市監控中心平臺建設共投入資金約2850萬元。

新鄉市活性炭干再生