В мембранните системи за пречистване на вода (като ултрафилтрация (UF), нанофилтрация (NF) и обратна осмоза (RO), активният въглен обикновено не е основният компонент за обезсоляване или стерилизация, но играе незаменима роля като решаващ „пред{0}}филтър“ и „протектор“. Неговите приложения се отразяват главно в следните аспекти:
1. Цялостно отстраняване на остатъчния хлор
Полиамидните мембрани за обратна осмоза и нанофилтрация са изключително чувствителни към оксиданти. Дори при ниска концентрация на остатъчен хлор от 0,1 ppm (mg/L) в захранващата вода, продължителният контакт може да причини разпадане на полимерните вериги на мембраната, което обикновено води до постоянно намаляване на скоростта на обезсоляване на мембранния елемент в рамките на часове до дни. Филтрите с активен въглен могат да намалят концентрацията на остатъчен хлор до безопасно ниво<0.01 ppm through efficient surface reduction reactions, completely eliminating its oxidative threat to the membrane.
Теоретично 1 грам високо{1}}качествен активен въглен може да премахне приблизително 1 грам наличен хлор. В практическото инженерство трябва да се проектира достатъчно време за контакт с празен слой (EBCT) въз основа на остатъчната концентрация на хлор и дебита на захранващата вода.
2. Високоефективна адсорбция на органична материя, намаляваща замърсяването на мембраната
Активният въглен притежава голяма специфична повърхност, обикновено между 700-1500 m²/g. Това му позволява ефективно да адсорбира естествена органична материя (NOM) във водата, намалявайки стойността на UV254 (характеризираща се с органична материя, съдържаща спрегнати двойни връзки и бензенови пръстени) на захранващата вода с 60%-90% и премахвайки общия органичен въглерод (TOC) с 20%-50%. Това директно намалява колоидните и органични натоварвания, които допринасят за замърсяването на мембраната.
Подобрен индекс на замърсяване: Чрез ефективно отстраняване на органичната материя, предварителната обработка с активен въглен значително намалява последващата стойност на SDI (индекс на плътност на почвата), осигурявайки квалифицирана захранваща вода за мембрани за обратна осмоза (SDI15 < 5, идеална стойност < 3).
3. Ефектът на биологично активирания въглен (BAC)
Under suitable temperature (>15 градуса) и условия на хранителни вещества, филтрите с биологично активен въглен могат да постигнат нива на отстраняване на амонячен азот (NH3-N) над 80% и нива на отстраняване на биоразградим разтворен органичен въглерод (BDOC), достигащи 50%-70%, значително по-високи от 20%-40%, постигнати чрез проста физическа адсорбция.
Предпазни мерки и оперативни точки:
1. Избор и параметри на видовете активен въглен:
Активен въглен от кокосови черупки: притежава изключително добре-развити микропори (размер на порите<2nm), with iodine adsorption values typically >1000 mg/g. Той показва бърза скорост на адсорбция и висок капацитет за остатъчен хлор и органична материя с малки-молекули.
Активен въглен-на базата на въглища: притежава както микропори, така и мезопори (размер на порите 2-50 nm). Стойностите на адсорбция на метиленово синьо могат да достигнат 150-250 mg/g, предлагайки по-добри ефекти за отстраняване на по-големи органични молекули (като хуминова киселина) и цвят във водата.
При закупуване, в допълнение към йодното число и стойността на метиленовото синьо, трябва да се обърне внимание и на якостта, по-голяма или равна на 95% (за намаляване на счупването и разпрашаването по време на работа) и съдържанието на влага, по-малко или равно на 8%.
2. Предотвратяване на изтичане на активен въглен на прах:
Ново промиване с активен въглен: Новозареденият активен въглен трябва да премине както предно, така и обратно промиване. Времето за промиване обикновено изисква 1-2 часа или повече, докато отпадъчните води станат мътни<1.0 NTU.
Филтър за сигурност: След това трябва да се инсталира прецизен защитен филтър от 5 μm, който да гарантира нормална скорост на повишаване на диференциалното налягане. Ако филтърният елемент почернява твърде бързо, това означава сериозно изтичане на активен въглен на прах.
3. Микробен растеж и контрол:
Неконтролираните филтри с активен въглен могат да имат броя на бактериите в отпадъчните води с 1-2 порядъка (10 до 100 пъти) по-високи от входящите.
Редовна дезинфекция: Препоръчва се промиване с гореща вода с температура По-голяма или равна на 80 градуса за поне 30 минути на всеки 1-3 месеца или използвайте неокисляващ бактерицид (като DBNPA) за ударно дозиране.
Оптимизиране на дизайна: За да се избегне дългосрочно -задържане на микроби, дизайнът на системата трябва да гарантира, че филтърът с активен въглен преминава през повече от или равно на 10% периодични операции на обратно или предно промиване всеки ден.
4. Адсорбционно насищане и цикъл на заместване
Ключов индикатор за наблюдение: Остатъчният хлор в отпадъчните води с активен въглен трябва да се наблюдава непрекъснато или поне ежедневно, за да се гарантира, че остава на 0 mg/L. Ако се открие хлор, е необходимо незабавно изследване или подмяна.
Оценка на цикъла на заместване: Цикълът на заместване (T) може да бъде предварително оценен с помощта на следната формула: T (часове)=[Количество на зареждане с активен въглен (kg) × Капацитет на адсорбция на единица (mg Cl₂/g въглерод)] / [Скорост на входящия поток (m³/h) × Концентрация на остатъчен хлор (mg/L)]
Където единичният адсорбционен капацитет може да се приеме като 10-15 mg Cl₂/g въглерод (консервативна проектна стойност).
Пример: Филтър, съдържащ 500 kg активен въглен, обработващ входящ поток с концентрация на остатъчен хлор от 1,5 mg/L и дебит от 50 m³/h, има теоретично време на задържане на хлор от приблизително (500 × 1000 × 10) / (50 × 1,5) ≈ 666 часа (приблизително 28 дни). Това е само времето за задържане на хлора; като се има предвид адсорбцията на органични вещества, действителният цикъл на заместване обикновено се определя на 6 до 24 месеца и трябва да се основава на действителни данни от мониторинг.
5. Хидравлично управление и работни параметри
Времето за контакт с празно легло (EBCT) е ключов параметър на дизайна. За отстраняване на остатъчен хлор и органични вещества, EBCT обикновено е проектиран да бъде 10-15 минути.
Скорост на обратния поток: 12-15 m³/(m²·h) (т.е. 12-15 m/h), с продължителност 10-15 минути.
Интензивност на въздушното почистване: Ако се използва комбинирано обратно промиване с въздух-вода, интензитетът на въздуха е приблизително 50-60 m³/(m²·h).
Обратното промиване обикновено се извършва на всеки 24-48 часа или когато разликата в налягането на входа се увеличи с 0,5-1,0 бара.