本实验拟采用粉末活性炭吸附与水厂现有混凝工艺相结合的流程处理微污染水源，确保并提高城乡居民生活饮用水的水质。

    处理过程

    在1000ml锥形瓶中加入600ml试验原水，加入准确称量的粉末活性炭6mg~96mg，开启搅拌电源，控制200r/min搅拌2min，40r/min搅拌15min，加入准确称量的碱式氯化铝，再控制200r/min搅拌2min，40r/min搅拌15min，静置澄清60min后分析上清液。作为对比，在完全相同的条件下，测定先加入絮凝剂以后再添加粉末活性炭的处理效率。

    分析方法

    氨氮的分析

    按照国标GB5750-85，《生活饮用水标准检验法》。

    化学需氧量CODMn的分析

    按照国标GB5750-85，《生活饮用水标准检验法》。

    总有机碳TOC的分析

    按照国标GB13193-91，燃烧-非分散红外吸收光谱法。

    浊度的分析

    依据美国联邦环保局标准USEPA180.1。

    色度的分析

    依据美国联邦环保局标准USEPA181.1。

    嗅味的分析

    按照国标GB5750-85，《生活饮用水标准检验法》

    结果与讨论

    处理工艺与活性炭种类的影响

    采用活性炭吸附与碱式氯化铝絮凝结合的处理工艺，主要以CODMn的去除效率为标准，比较木质和煤质粉末活性炭的处理效果，结果列于表1。

    表1列出的结果显示以下规律：

    (1)投入活性炭之后再进行混凝与加入碱式氯化铝之后再活性炭吸附两种工艺相比较，前者对原水浊度的降低率明显高于后者，对CODMn和TOC的去除率稍好于后者；两种工艺对色度和嗅味的去除率大体相同。

    研究发现，活性炭单独吸附水中污染物的速率相当缓慢，其在原水中停留的时间自然就成为影响处理效率的控制因素。鉴于现行工艺规程规定的混凝时间仅为15min，而在如此短的时间内，活性炭吸附水中污染物的过程难于达到平衡，因此表1中列出的先投加活性炭15min以后再加混凝剂，事实上也就增加了活性炭与原水的接触时间，因而处理效果较好。(2)木质活性炭与煤质活性炭比较，前者除对色度的去除率稍优外，两者对其余污染物的去除率并无显著差异，考虑到煤质活性炭具有价格较低的优势，可以显著降低处理成本。(3)不同粒度的两种煤质粉末活性炭相比较，减小粒度可显著提高其对色度、嗅味、CODMn和TOC的去除率，这符合非均相吸附分离的一般规律，即吸附剂粒度愈小，其表面积和吸附能力也就愈强。

    活性炭加入量的影响

    结果如图1所示。结果显示，原水混凝之前加入10mg/L~20mg/L的煤质粉末活性炭，即可使其中的CODMn降低大约40%。继续增加活性炭用量，原水CODMn的降低趋势变得逐渐平缓。因此，从降低处理成本考虑，选择30mg/L~40mg/L的投加量是适宜的。

    苯酚和氯代苯酚的去除

    挥发酚乃是世界各国最为严格控制的饮用水有机污染物，其在水厂生产流程的加氯过程中转变为感观阈值极低、具有特别异嗅味的氯代苯酚，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艺对其去除的效果，结果列于表2。结果显示，水厂现行单一混凝工艺基本上不能去除挥发酚，单纯加氯虽然可以将挥发酚浓度降低到饮用水卫生标准以下(原因在于现行挥发酚分析方法无法检测氯代酚)，但是却使其转变为毒性更高、异嗅味更强烈的氯代苯酚。单独加活性炭可以去除大约70%的苯酚。而在现行工艺加氯之后，再加入40mg/L的煤质粉末活性炭并结合混凝，则可以彻底去除挥发酚及其衍生物氯代酚，从而使原水完全达到国家饮用水卫生标准，表2中经两种工艺处理以后测得的挥发酚浓度数值差异可能产生于分析方法的检测误差。

    氨氮的去除

    本工作试验了投加量为10mg/L~80mg/L不同粒度煤质和木质活性炭，以及不同工艺处理流程对原水中氨氮的去除效果。结果发现，氨氮浓度分别为0.94mg/L、3.32mg/L、5.64mg/L和7.12mg/L时，其去除率大约在3%~18%范围。由此可见，本工艺不能有效去除原水中的氨氮，必须采用其他处理方法予以去除。

    矿物油的去除

    饮用水中的所谓“矿物油”定义为经二氯甲烷萃取以后的石油类有机物。本工作研究了粉末活性炭吸附与碱式氯化铝混凝相结合对矿物油的去除效果，结果列于表3。表3的结果显示，总体而言投加粉末活性炭以后15min再进行混凝，对水中矿物油的去除效率高于混凝以后再投加活性炭，同时粒度较小的木质炭具有更好去除矿物油的作用，其去除率可达到86%。

    TOC的去除

    通常总有机碳(TOC)几乎可以代表水中的全部有机物，如果在自来水前处理过程中去除TOC，就能够有效降低加氯消毒过程中有害副反应物(如致癌物质氯仿等)的产生，对于提高饮用水质量无疑意义重大。本工作对比了两种工艺对水中TOC的去除效果如表4。表4的结果与表3类似，投加粉末活性炭以后15min再进行混凝，同时使用粒度较小的木质炭，对TOC的去除效率较高。当投加炭量为40mg/L时，去除率为26.9%，增加活性炭的用量可以显著提高去除率。

    结论

    (1)采用先投加活性炭以后再添加混凝剂的工艺，对水中污染物的综合去除效率较高；

    (2)除对色度、矿物油和TOC外，煤质炭与木质炭去除水中其余污染物的能力无显著差异；

    (3)当粉末活性炭投加量为40mg/L时，其对原水异嗅味、色度、浊度、矿物油和苯酚的去除率分别达71%~90%，对CODMn、TOC和氨氮的去除率分别在47%~53%、26%~27%和10%~18%范围。