摘要：活性炭濾池的濾料選型及反沖洗的控制對(duì)濾池運(yùn)行起著關(guān)鍵性的作用。本文通過(guò)對(duì)炭濾池濾料選型進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)濾池反沖洗進(jìn)行綜述，終提出合理的反沖洗參數(shù)，以期為活性炭濾池的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供參考。
隨著生活質(zhì)量的不斷提高，人們對(duì)飲用水水質(zhì)的要求也逐漸提高，然而隨著工、農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，已嚴(yán)重污染了飲用水的水源。一些城市水源已經(jīng)無(wú)法符合飲用水水源的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)部分地表水也無(wú)法滿(mǎn)足飲用水水源的要求，近50%以上的水質(zhì)降為IV類(lèi)以下水體。因此，根據(jù)水源水質(zhì)的特征，對(duì)微污染水源的凈化處理是目前亟待解決的問(wèn)題。
臭氧一生物活性炭?jī)羲夹g(shù)是目前國(guó)內(nèi)外主推且有效的給水深度處理辦法之一，它將物理、化學(xué)及生物作用相結(jié)合，臭氧的純化學(xué)氧化和殺菌消毒、微生物的降解作用、活性炭的物理和化學(xué)吸附四種給水處理方法的優(yōu)點(diǎn)糅合，是一種新型有效且安全的給水處理技術(shù)，在飲用水處理上被廣泛的應(yīng)用，如今這一技術(shù)已經(jīng)成為了全世界給水深度處理中的主流。在臭氧—生物活性炭給水深度處理技術(shù)應(yīng)用中，活性炭濾池濾料的合理選擇以及濾池運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化是保證該技術(shù)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。
1、濾池濾料—活性炭的選型
活性炭主要有木炭型、椰殼型和煤質(zhì)型，煤質(zhì)活性炭相對(duì)于木質(zhì)和椰殼活性炭來(lái)講，原料來(lái)源廣泛且價(jià)格較低，同時(shí)給水廠深度處理用活性炭需求量非常大，因此，煤質(zhì)活性炭廣泛應(yīng)用于給水深度處理中。
目前，給水處理工程上常見(jiàn)的活性炭為：1.5mm柱狀活性炭、12×40目、8×30目和8×16目顆粒破碎活性炭�；钚蕴苛降倪x擇對(duì)于活性炭濾池能否穩(wěn)定運(yùn)行以及能否達(dá)到預(yù)期的處理效果起著關(guān)鍵性的作用。
工程人員及研究人員針對(duì)活性炭粒徑的選擇做了大量的研究，并提出：根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，柱狀活性炭納污能力低于破碎活性炭，破碎活性炭對(duì)濁度的去除率較高。經(jīng)給水深度處理活性炭選擇試驗(yàn)得出破碎炭和柱狀炭均對(duì)有機(jī)物去除有明顯的效果，其中破碎炭效果優(yōu)于柱狀炭。
波濤凈水通過(guò)對(duì)某水廠活性炭濾池運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤分析，終得出：8×30目破碎炭其表面生物膜比較多，對(duì)有機(jī)物具有良好的去除作用； 1.5mm柱狀炭的生物膜量相對(duì)少一些，12×40目破碎炭生物膜量較少。對(duì)三種粒徑的活性炭應(yīng)用于炭砂濾池時(shí)的情況進(jìn)行了對(duì)比中試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：采用8×30目的活性炭時(shí)，在進(jìn)行濾池反沖洗過(guò)程中，氣水反沖洗時(shí)活性炭和石英砂有混層，但之后5到7min的高速水反沖對(duì)濾料的分級(jí)效果很明顯；若采用8×16目的活性炭，水洗和氣洗時(shí)活性炭與石英砂均出現(xiàn)了明顯的混層現(xiàn)象；若采用12×40目的活性炭，反洗時(shí)會(huì)出現(xiàn)“跑炭”現(xiàn)象。
根據(jù)試驗(yàn)研究及生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得出：破碎炭對(duì)水質(zhì)的凈化效果優(yōu)于柱狀炭，且8×30目破碎炭更適合于活性炭濾池的運(yùn)行，是給水廠深度處理的選擇型號(hào)。
2、活性炭濾池反沖洗的控制
由于受到懸浮物、微生物以及生化代謝產(chǎn)物等影響，隨著活性炭濾池運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，活性炭表面和濾床中的生物和非生物顆粒數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致濾料間隙不斷減小，水頭損失逐漸增加，影響濾池的產(chǎn)水水質(zhì)和產(chǎn)水量，使得給水廠無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)水能力；活性炭表面的生物膜逐漸老化，生化降解有機(jī)物的能力降低，影響炭濾池的產(chǎn)水水質(zhì)；同時(shí)，炭濾池中的微生物代謝物和有機(jī)物為水生動(dòng)物的孳生繁殖提供了充足的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，富溶解氧狀態(tài)也有利于促進(jìn)水生動(dòng)物的生長(zhǎng)和繁殖，在南方濕熱地區(qū)，有助于在生物活性炭濾池內(nèi)大量生長(zhǎng)繁殖微型生物，如底棲型搖蚊幼蟲(chóng)、線蟲(chóng)以及浮游動(dòng)物輪蟲(chóng)、橈足類(lèi)動(dòng)物等，當(dāng)這些微型生物在活性炭濾池內(nèi)生長(zhǎng)繁殖積累到一定數(shù)量后，就會(huì)穿透活性炭層，泄漏到產(chǎn)水中。因此，為保證活性炭濾池的產(chǎn)水量及產(chǎn)水水質(zhì)，需要定期對(duì)活性炭濾池進(jìn)行反沖洗。
活性炭濾池運(yùn)行的關(guān)鍵是如何選擇較佳的活性炭濾池反沖洗形式以及合理的沖洗強(qiáng)度，因此很多學(xué)者針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了研究。
研究表明：兩段式氣、水聯(lián)合反沖洗的效果優(yōu)于單獨(dú)水反沖，同時(shí)可節(jié)約用水量，推薦先以高強(qiáng)度空氣擦洗、再以微膨脹水漂洗的方式，適宜的氣沖強(qiáng)度為11~14L/（m2·s）、歷時(shí)了3~5min，水沖強(qiáng)度為8L/（m2·s）、歷時(shí)5~7min；反沖廢水濁度達(dá)到3~5NTU為反沖洗結(jié)束的主要控制指標(biāo)；濾池炭層上表面與反沖洗廢水排水槽間的高度差以1.5~2.0m為宜，過(guò)低會(huì)產(chǎn)生反洗“跑炭”現(xiàn)象，過(guò)高會(huì)導(dǎo)致反洗“雜質(zhì)”無(wú)法排除，達(dá)不到反洗預(yù)期效果。
波濤活性炭廠家根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：比較合理的反洗膨脹率為25%- -30%，有效粒徑10-24目顆�；钚蕴康臎_洗強(qiáng)度為10~12L/（m2·s）。研究表明：對(duì)活性炭濾池而言，采用氣水聯(lián)合反沖洗時(shí)的反沖效果好，氣沖強(qiáng)度控制在8~10L/（m2·s）即可，歷時(shí)2~3min；水沖強(qiáng)度宜控制在10~ 15L/（m2·s），歷時(shí)為6~7min。反沖洗周期夏季2~3d反沖一次，冬季4~5d反沖一次。炭濾池較優(yōu)氣洗強(qiáng)度為10L/（m2·s），氣洗時(shí)間為水溫低時(shí)3min，水溫高時(shí)5min；水洗強(qiáng)度為12L/（m2·s），沖洗時(shí)間為10min；反沖洗周期為14天左右�？s短反沖洗周期有助于控制炭濾池出水微型生物數(shù)量和種類(lèi)；對(duì)于南方濕熱地區(qū)的炭濾池，推薦反沖洗周期為3~5d時(shí)，此時(shí)炭濾池出水微型生物種類(lèi)和數(shù)量相對(duì)較少；在合適的反沖洗周期基礎(chǔ)上，再利用含氯的水反沖洗炭濾池，能進(jìn)一步控制微型生物滋生。
結(jié)合上述研究及工程實(shí)際：活性炭濾池采用氣水聯(lián)合反洗方式，可使濾池反沖洗效果達(dá)到較佳。氣洗強(qiáng)度可控制在8~14L/（m2·s）之間，歷時(shí)2-5min；氣洗強(qiáng)度可控制在8~15L/（m2·s）之間，歷時(shí)5~10min；反沖洗周期長(zhǎng)則14d，短則3~5d，在炭濾池膨脹率25%~30%條件下，反沖洗效果佳。
3、總結(jié)
（1）破碎炭對(duì)水質(zhì)的凈化效果優(yōu)于柱狀炭，且8×30目破碎炭更適合于活性炭濾池的運(yùn)行。
（2）活性炭濾池采用氣水聯(lián)合反洗方式，可使濾池反沖洗效果達(dá)到較佳。氣洗強(qiáng)度可控制在8~14L/（m2·s）之間，歷時(shí)2~5min；氣洗強(qiáng)度可控制在8~15L/（m2·s）之間，歷時(shí)5~10min；反沖洗周期長(zhǎng)則14d，短則3~5d。
（3）在保證膨脹率25%~30%條件下，具體根據(jù)每個(gè)給水廠炭濾池實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)氣洗、水洗強(qiáng)度、時(shí)間及周期進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。