果殼活性炭顆粒一般比傳統(tǒng)的砂質(zhì)濾料大,為使其在地表水水廠中有效發(fā)揮果殼活性炭的優(yōu)點(diǎn),必須考慮幾項(xiàng)設(shè)計(jì)和活性炭性能方面的因素。
不同顆粒大小及形狀的果殼活性炭具有不同的用途。在飲用水處理中,不規(guī)則果殼活性炭的處理效果優(yōu)于柱狀活性炭.不規(guī)則果殼活性炭可以密集填裝.減少孔隙,因而加強(qiáng)了過濾和吸附效果。
果殼活性炭的顆粒大小通過目數(shù)表示.工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)采用美制篩網(wǎng)表示顆柱大小.通常用篩網(wǎng)標(biāo)識(shí)注明大部分顆粒的*大和*小尺寸.例扣,12x40果殼活性炭表示絕大部分的活性炭通過12目篩網(wǎng)但不通過40目篩網(wǎng)。
首先,12x40目的果殼活性炭是作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)樵摮叽?接近沙子的有效尺寸。后來(lái)為了保持其過濾特性而降低壓降,引入了8x30目的產(chǎn)品.這使得產(chǎn)品有較高的過濾率,并一直是自來(lái)水市場(chǎng)的常用產(chǎn)品.大顆粒的出現(xiàn)先推動(dòng)了更大粒徑的柱狀活性炭產(chǎn)品的發(fā)展,如8x16目和8x20目活性炭.此類產(chǎn)品正有效地應(yīng)用在直接過濾的水處理廠中.因?yàn)樗鼈兛梢栽诟畹拇矊雍透叩倪^濾速度中保持壓降在可接受的范圍內(nèi)。
過濾器中的果殼活性炭在開始使用時(shí)需進(jìn)行反沖洗,以對(duì)
果殼活性炭顆粒進(jìn)行分層。經(jīng)過反沖洗,*小的顆粒集聚在
過濾器的*上層,而*大的顆拉沉淀在*下層.
果殼活性炭的粒度分布可通過兩個(gè)參數(shù)得到進(jìn)一步描述:有效粒徑和均一系數(shù).有效粒徑一般以毫米測(cè)量,相當(dāng)于果殼活性炭的10%*小粒徑部分的直徑.從力學(xué)角度看,在
過濾器上層的粒狀活性炭的尺寸與壓降和過濾效率有關(guān)。顆粒越小,壓降越大,而過濾效率則越好。
均一系數(shù)是無(wú)量綱值,表示果殼活性炭粒徑的均一性。均一系數(shù)值為1,表示所有果殼活性炭的顆粒大小完全一致,系數(shù)越大,表示不同性越高。美國(guó)自來(lái)水協(xié)會(huì)(AWWA)標(biāo)準(zhǔn)B604-96將均一系數(shù)定義為:對(duì)同一過濾材料的代表性樣品,其60%通過的篩網(wǎng)孔徑與10%通過的篩網(wǎng)孔徑之比。
密度以每立方厘米/克數(shù)計(jì)量,測(cè)定需要填滿一定容量的過濾器的活性炭數(shù)量.高密度活性炭比較受歡迎有以下原因.首先,高密度果殼活性炭產(chǎn)品具有更多的有效結(jié)構(gòu).其次,密度較大的產(chǎn)品表示每立方米的體積可以填裝更多的果殼活性炭。另外,密度越大的產(chǎn)品強(qiáng)度更高,可以承受頻繁的反沖洗.對(duì)于原先為砂濾設(shè)計(jì)的空間有限的過濾器,這一點(diǎn)就尤為重要.
磨損值表示果殼活性炭對(duì)磨損的耐力,數(shù)值越高表示耐磨力越強(qiáng).這一參數(shù)在飲用水處理應(yīng)用中非常重要,因?yàn)榻?jīng)常性的高強(qiáng)度反沖洗可以迅速使較軟的果殼活性炭性能降低。當(dāng)果殼活性炭同時(shí)用于過濾、吸附并作為微生物載體等介質(zhì)時(shí).反沖洗更加頻繁,這一特性就變得更加重要。基于在全球水處理30多年的實(shí)驗(yàn)和評(píng)估結(jié)果.壓塊活化方法生產(chǎn)的煤質(zhì)顆?;钚蕴浚谧詠?lái)水的處理中具有多孔吸附性、過濾、生物載體能力和耐磨損性的完美結(jié)合.這一結(jié)論是基于對(duì)不同原料的果殼活性炭的比較和對(duì)不同加工工藝的比較結(jié)果。
用于地表水處理的果殼活性炭用量必須滿足與水有充分的接觸時(shí)間以便于吸附,同時(shí)有足夠的床層深度以便進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^濾。果殼活性炭的吸附和過濾性能與顆粒大小緊密相關(guān).
如前所述,果殼
活性炭的顆粒越小,過濾效率越好.另外,果殼活性炭的床層越深,過濾器的過濾能力越強(qiáng).也許有人認(rèn)為床層越深、顆粒越小就可獲得*佳的過濾效果,其實(shí)不然,這樣做將導(dǎo)致壓降損失過大。*好的解決方法是選擇可提供有效過濾,同時(shí)壓降*小的床層深度和顆粒大小.床層深度、顆粒大小和過濾效率可通過下列比率表示:(炭床深度)/(活性炭的有效粒徑)。
典型的地表水處理系統(tǒng)需要依靠重力使水流通過整個(gè)果殼活性炭濾層。在淺床層過濾器中的*大流速一般為5-7m/h,但單一果殼活性炭介質(zhì)的深床層流速可超過22m/h。在為吸附和過濾預(yù)設(shè)接觸時(shí)間的基礎(chǔ)上,選擇適當(dāng)?shù)牟僮髁魉?,同時(shí)也需保持一定水流速度以保證整個(gè)工廠的經(jīng)濟(jì)性。
由于被過濾出的物質(zhì)在過濾介質(zhì)上的堆積,需要進(jìn)行定期反沖洗。決定是否或何時(shí)進(jìn)行反沖洗的因素有:(1)出水質(zhì)量,用濁度或/和顆粒計(jì)數(shù)瀏量.(2)按預(yù)定期限或壓降.(3)同時(shí).操作經(jīng)驗(yàn)在很大程度上決定反沖洗的周期。
反沖洗包括過濾器暫停運(yùn)行和對(duì)果殼活性炭的快速逆流沖洗.盡管反沖洗的頻率和時(shí)間隨具體安裝情況變化,但有其共同的操作方法。在使用表面沖洗方法的工廠中,一般采用低速?zèng)_洗過濾器的上層。之后反洗速率升至37-42m/h.時(shí)間10-15分鐘.從過濾器中清洗掉被過濾出的雜質(zhì)顆粒.
在深床層過濾器和過濾較難的情況下,需要使用空氣沖刷.通常將水排放至過濾介質(zhì)的表面位置.壓縮空氣在每單位平方米果殼活性炭床以70-140m3/h的速度,28-70kPa壓力注入.空氣對(duì)整個(gè)過濾器進(jìn)行從下到上的沖刷。空氣沖刷結(jié)束后,再以37-42m/h的流速,進(jìn)行10-15分鐘的反沖洗以將過濾器中的雜質(zhì)顆粒沖洗出來(lái)。
應(yīng)該指出的是,由于溫度影響水的粘度,必須調(diào)整反沖洗速度彌補(bǔ)溫度差異的影響。例如,如果水的溫度為1-2攝氏度,24m/h的反沖洗速度將使粒度為8x30目的果殼活性炭床層膨脹22%;如果水的溫度為24攝氏度,此反沖洗速率度將使果殼活性炭床層只膨脹10%.在夏天,由于水溫的升高,需要提高反洗速度以彌補(bǔ)粘度的影響。
在反沖洗階段必須同時(shí)考慮到其它介質(zhì)的共同存在。盡管有些過濾器只使用果殼
活性炭,但很多過濾器組合使用
石英砂和果殼活性炭進(jìn)行過濾。在反沖洗過程中,果殼活性炭床層會(huì)變成流化狀態(tài),如果沒有重視到
石英砂和果殼活性炭的共同存在,就會(huì)發(fā)生過濾器內(nèi)部介質(zhì)混合和無(wú)效反沖洗。