本實驗擬采用粉末活性炭吸附與水廠現有混凝工藝相結合的流程處理微污染水源，確保并提高城鄉居民生活飲用水的水質。

    處理過程

    在1000ml錐形瓶中加入600ml試驗原水，加入準確稱量的粉末活性炭6mg~96mg，開啟攪拌電源，控制200r/min攪拌2min，40r/min攪拌15min，加入準確稱量的堿式氯化鋁，再控制200r/min攪拌2min，40r/min攪拌15min，靜置澄清60min后分析上清液。作為對比，在完全相同的條件下，測定先加入絮凝劑以后再添加粉末活性炭的處理效率。

    分析方法

    氨氮的分析

    按照國標GB5750-85，《生活飲用水標準檢驗法》。

    化學需氧量CODMn的分析

    按照國標GB5750-85，《生活飲用水標準檢驗法》。

    總有機碳TOC的分析

    按照國標GB13193-91，燃燒-非分散紅外吸收光譜法。

    濁度的分析

    依據美國聯邦環保局標準USEPA180.1。

    色度的分析

    依據美國聯邦環保局標準USEPA181.1。

    嗅味的分析

    按照國標GB5750-85，《生活飲用水標準檢驗法》

    結果與討論

    處理工藝與活性炭種類的影響

    采用活性炭吸附與堿式氯化鋁絮凝結合的處理工藝，主要以CODMn的去除效率為標準，比較木質和煤質粉末活性炭的處理效果，結果列于表1。

    表1列出的結果顯示以下規律：

    (1)投入活性炭之后再進行混凝與加入堿式氯化鋁之后再活性炭吸附兩種工藝相比較，前者對原水濁度的降低率明顯高于后者，對CODMn和TOC的去除率稍好于后者；兩種工藝對色度和嗅味的去除率大體相同。

    研究發現，活性炭單獨吸附水中污染物的速率相當緩慢，其在原水中停留的時間自然就成為影響處理效率的控制因素。鑒于現行工藝規程規定的混凝時間僅為15min，而在如此短的時間內，活性炭吸附水中污染物的過程難于達到平衡，因此表1中列出的先投加活性炭15min以后再加混凝劑，事實上也就增加了活性炭與原水的接觸時間，因而處理效果較好。(2)木質活性炭與煤質活性炭比較，前者除對色度的去除率稍優外，兩者對其余污染物的去除率并無顯著差異，考慮到煤質活性炭具有價格較低的優勢，可以顯著降低處理成本。(3)不同粒度的兩種煤質粉末活性炭相比較，減小粒度可顯著提高其對色度、嗅味、CODMn和TOC的去除率，這符合非均相吸附分離的一般規律，即吸附劑粒度愈小，其表面積和吸附能力也就愈強。

    活性炭加入量的影響

    結果如圖1所示。結果顯示，原水混凝之前加入10mg/L~20mg/L的煤質粉末活性炭，即可使其中的CODMn降低大約40%。繼續增加活性炭用量，原水CODMn的降低趨勢變得逐漸平緩。因此，從降低處理成本考慮，選擇30mg/L~40mg/L的投加量是適宜的。

    苯酚和氯代苯酚的去除

    揮發酚乃是世界各國最為嚴格控制的飲用水有機污染物，其在水廠生產流程的加氯過程中轉變為感觀閾值極低、具有特別異嗅味的氯代苯酚，因此本工作采用加入苯酚的方法，研究活性炭吸附和混凝工藝對其去除的效果，結果列于表2。結果顯示，水廠現行單一混凝工藝基本上不能去除揮發酚，單純加氯雖然可以將揮發酚濃度降低到飲用水衛生標準以下(原因在于現行揮發酚分析方法無法檢測氯代酚)，但是卻使其轉變為毒性更高、異嗅味更強烈的氯代苯酚。單獨加活性炭可以去除大約70%的苯酚。而在現行工藝加氯之后，再加入40mg/L的煤質粉末活性炭并結合混凝，則可以徹底去除揮發酚及其衍生物氯代酚，從而使原水完全達到國家飲用水衛生標準，表2中經兩種工藝處理以后測得的揮發酚濃度數值差異可能產生于分析方法的檢測誤差。

    氨氮的去除

    本工作試驗了投加量為10mg/L~80mg/L不同粒度煤質和木質活性炭，以及不同工藝處理流程對原水中氨氮的去除效果。結果發現，氨氮濃度分別為0.94mg/L、3.32mg/L、5.64mg/L和7.12mg/L時，其去除率大約在3%~18%范圍。由此可見，本工藝不能有效去除原水中的氨氮，必須采用其他處理方法予以去除。

    礦物油的去除

    飲用水中的所謂“礦物油”定義為經二氯甲烷萃取以后的石油類有機物。本工作研究了粉末活性炭吸附與堿式氯化鋁混凝相結合對礦物油的去除效果，結果列于表3。表3的結果顯示，總體而言投加粉末活性炭以后15min再進行混凝，對水中礦物油的去除效率高于混凝以后再投加活性炭，同時粒度較小的木質炭具有更好去除礦物油的作用，其去除率可達到86%。

    TOC的去除

    通常總有機碳(TOC)幾乎可以代表水中的全部有機物，如果在自來水前處理過程中去除TOC，就能夠有效降低加氯消毒過程中有害副反應物(如致癌物質氯仿等)的產生，對于提高飲用水質量無疑意義重大。本工作對比了兩種工藝對水中TOC的去除效果如表4。表4的結果與表3類似，投加粉末活性炭以后15min再進行混凝，同時使用粒度較小的木質炭，對TOC的去除效率較高。當投加炭量為40mg/L時，去除率為26.9%，增加活性炭的用量可以顯著提高去除率。

    結論

    (1)采用先投加活性炭以后再添加混凝劑的工藝，對水中污染物的綜合去除效率較高；

    (2)除對色度、礦物油和TOC外，煤質炭與木質炭去除水中其余污染物的能力無顯著差異；

    (3)當粉末活性炭投加量為40mg/L時，其對原水異嗅味、色度、濁度、礦物油和苯酚的去除率分別達71%~90%，對CODMn、TOC和氨氮的去除率分別在47%~53%、26%~27%和10%~18%范圍。