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活性炭在水预处理有用吗？
来源: | 作者:丛森 | 发布时间: 2025-07-02 | 17 次浏览 | 分享到:
在水处理流程中，预处理是保障后续净化效果的关键环节，而活性炭凭借其独特的物理化学性质，成为水预处理的核心材料。它通过吸附、催化等作用，高效去除水中污染物，优化水质，为深度处理创造有利条件。
一、活性炭在水预处理中的核心作用
1. 去除有机物
水中的天然有机物（如腐殖酸、富里酸）以及工业废水中的酚类、醛类、农药残留等有机污染物，不仅会影响水的感官性状，还可能与后续处理中的消毒剂反应生成有害副产物。活性炭丰富的微孔结构与巨大的比表面积，使其能通过物理吸附（范德华力）与化学吸附（表面官能团作用），将这些有机物牢牢捕获，显著降低水中化学需氧量（COD）与生化需氧量（BOD），减轻后续处理单元的负荷。
2. 吸附异味与色度
藻类代谢产物、工业染料、硫化物等物质会导致水体产生腥臭味与颜色异常。活性炭对这些致色、致臭物质具有极强的吸附能力，能快速改善水的感官指标，使水体澄清、无味，提升水质的可接受度。
3. 去除重金属离子
活性炭表面的羟基、羧基等官能团，可与水中的重金属离子（如铅、汞、镉、铬）发生离子交换或络合反应，将其固定在活性炭表面，降低重金属的迁移性与生物毒性，减少对后续处理设备及环境的危害 。
4. 降低余氯与消毒副产物前体物

在以氯消毒为预处理手段的工艺中，活性炭能通过还原作用，将余氯（如次氯酸、次氯酸根）转化为氯离子，防止余氯对后续反渗透膜、离子交换树脂等处理单元的氧化损伤。同时，它还能吸附水中的三卤甲烷前体物，减少消毒副产物的生成风险。

二、活性炭用于水预处理的优势
1. 广谱性强
活性炭几乎能吸附水中各类有机、无机污染物，对不同来源、不同性质的原水（如地表水、地下水、工业废水）均有良好的处理效果，适应性远超单一功能的预处理材料。
2. 操作简便
活性炭预处理工艺可灵活集成于现有水处理系统中，无论是通过粉末活性炭的投加吸附，还是颗粒活性炭的过滤吸附，操作流程均易于掌握与控制，无需复杂的设备与技术。
3. 可重复利用（颗粒活性炭）
颗粒活性炭经过再生处理（如热再生、蒸汽再生、化学再生）后，可恢复大部分吸附性能，重复使用 5 - 10 次，有效降低运行成本，符合可持续发展需求。
三、活性炭在水预处理中的应用方式
1. 粉末活性炭投加（PACT）
在原水进入沉淀池或澄清池前，将粉末活性炭通过计量泵投加至水中，经快速搅拌使其均匀分散。粉末活性炭粒径细小（10 - 200 微米），比表面积大，能在 1 - 2 小时内快速吸附污染物，随后与水中悬浮物一同沉淀分离。该方式适用于突发性污染应急处理、季节性水质波动较大的水源，以及对处理效率要求极高的场景。
2. 颗粒活性炭过滤
将颗粒活性炭（粒径 0.5 - 4 毫米）填充于滤池中，构建固定床或移动床过滤系统。原水自上而下或自下而上通过活性炭层，污染物在流动过程中逐渐被吸附。颗粒活性炭过滤系统可连续运行数月至数年，常用于常规水源的预处理，以及对水质要求较高的工业用水、饮用水处理，能够实现长期稳定的污染物去除。
3. 生物活性炭工艺（BAC）

在颗粒活性炭滤池中，通过培养微生物形成生物膜，使活性炭同时具备物理吸附与生物降解双重功能。微生物可将部分有机物分解为二氧化碳和水，而活性炭则吸附难降解有机物与微生物代谢产物，两者协同作用，显著提升有机物去除效率与出水水质，常用于饮用水深度预处理及污水回用处理。

四、活性炭水预处理的注意事项
1. 合理选择活性炭类型
根据原水水质特点与处理目标，选择合适的活性炭。例如，处理含大量小分子有机物的水源，优先选用微孔发达、比表面积高的活性炭；处理含大分子胶体、悬浮物较多的水，中孔与大孔占比较高的活性炭更为合适。
2. 控制运行参数
活性炭预处理过程中，需严格控制水力停留时间、水流速度、活性炭填充量等参数。水力停留时间过短，污染物无法充分吸附；流速过快，易导致活性炭流失或穿透；填充量不足，则难以达到预期处理效果。
3. 定期再生与更换
颗粒活性炭在吸附饱和后，需及时进行再生处理；若再生效果不佳或多次再生后性能显著下降，应及时更换新炭。粉末活性炭作为一次性耗材，需根据投加量与水质变化，定期补充投加，确保处理效果稳定。
4. 防范二次污染
饱和的活性炭若不及时处理，吸附的污染物可能因环境条件变化（如温度升高、pH 波动）而重新释放，造成二次污染。因此，再生后的活性炭需妥善处置，避免污染物扩散。
活性炭在水预处理环节中发挥着不可替代的作用，通过科学合理地选择与应用，能有效提升水处理系统的整体效能，为高品质用水提供坚实保障。未来，随着活性炭技术的不断创新，其在水预处理领域的应用将更加广泛与高效。