活性炭的选型、投入与活性炭滤池的运行维护

活性炭的选型、投入与活性炭滤池的运行维护

张捷，徐子松

(桐乡市水务集团有限公司， 桐乡314500)

摘要。本文重点介绍了桐乡市自来水公司果园桥水厂活性炭的选型、投入以及活性炭滤池的运行维护情况。通过对活性炭滤池不同规格活性炭运行情况进行系统的跟踪分析，摸索活性炭滤池的运行维护管理经验，旨在优化活性炭滤池的运行，为今后的设计和运行管理提供借鉴。

关键词t活性炭：活性炭滤池：运行维护

O．前言

近年来，作为桐乡市果园桥水厂供水水源的大运河支流康泾塘受到有机污染的程度越来越严重(见表一)。在人们对生活质量的需求不断提升的前提下，对饮用水质量的要求也越来越高。针对日益恶化的源水水质，采用预处理及深度处理工艺成为提高供水水质的必要手段，也是今后国内水处理发展的趋势。深度处理中的臭氧活性炭工艺是目前处理微污染源水最有效的手段之一，在国内外研究应用已有70多年历史。活性炭过滤是深度处理工艺的最后阶段，更是必不可少的环节。对活性炭滤池科学的运行维护能够有效的提高供水水质、节省制水成本、延长活性炭的使用周期。果园桥水厂对此有多年的实践，有必要作一次全面的总结。

1．工艺概况

臭氧活性炭深度处理工艺利用臭氧的强氧化性改变大分子有机物的性质和结构、利用活性炭的吸附性能以及附着在活性炭表面上的生物膜的生物降解作用去除水中有机物，达到净化水质的目的。

臭氧的氧化能力极强，仅次于氟，在活性炭过滤前投加臭氧可以杀死细菌、去除病毒、氧化水中有机物、提高水中有机物的可生化性，增强活性炭吸附的生物作用，有利于活性炭对有机物的去除，还可以延长活性炭的再生周期。

活性炭对分子量在1500以下的环状化合物、不饱和化合物以及分子量在数千以上的直链化合物(糖类)有较强的吸附能力，对去除腐殖酸、异臭、色度、农药、烃类有机物、有机氯化物、洗涤剂等有很好的效果，特别是对致突变物质及氯化致突变物前驱物的良好吸附，进一步降低

了出水的致突变活性。

许多实验研究证明，为了抑制饮用水中大肠杆菌的生长，需要达到AOC<50 u g／L，TOC<2mg／L，活性炭表面附着的生物膜具有生物降解作用，在常规处理之后进行生物处理对致突物有一定的去除效果，使出水达到更好的生物稳定性，管网水也获得了更长的保质期。

果园桥水厂的水质“革命”作为一个技改项目在市人大会议上提出，并列为桐乡市2003年为民办实事的十件大事之一。采用生物接触氧化预处理+常规处理+臭氧活性炭深度处理为全过程的水处理新工艺，一期工程设计规模为8万m3／d，在原有常规处理工艺的基础上新增预处理及深度处理工艺，2002年7月开工，2003年5月竣工投产；二期工程设计规模为7万m3／d，为一套完整的预处理+常规处理+深度处理工艺，2003年8月开工，2004年7月竣工投产。两期工程全部竣工并投入运行后，果园桥水厂的水处理工艺从原来的单一常规处理迅速跃升至国内先进水平。臭氧投加点在活性炭过滤之前，根据实际水质情况投加量为l ～3mg／L，臭氧接触时间为15min。活性炭滤池分为10格，一期7格为1．5mm柱状炭，3格为8X30目破碎炭，二期10格全部为12X40目破碎炭，利用原有反冲洗水塔中的砂滤池出水对炭层进行反冲洗，通过调节反冲洗阀门的开度来控制反冲洗强度，二期活性炭滤池在单水反冲洗的基础上增加了气冲洗。

结合果园桥水厂吸附试验的结果，活性炭滤池的工艺参数确定为单格面积48 m2、炭层厚度1．8m、滤速8m／h、接触时间13．

5min。

在活性炭滤池设计中，几个重要的工艺参数特别需要引起重视：

①滤速。它是影响水质和运行管理的一项重要指标，与进水流量(即生产规模)和滤池面积有关。因此在正常运行中无法调整滤速，设计时首先必须考虑选择合理的滤速。在一定的炭层厚度条件下，滤速越慢接触时间越长，接触时间越长则活性炭的吸附效果越好，出水水质越佳。欧美水厂活性炭滤池的滤速一般为7．5～15m／h。

②炭层厚度。炭层厚度一般以sV值作为衡量标准。SV值表示单位时间内单位体积活性炭的处理水量，SV=Q／Cv，Q为每小时处理水量(m3/h)，Cv为活性炭的体积(m3)，SV值为4--8能保持较

好的处理效果。欧美水厂活性炭滤池的炭层厚度一般为1．8--3．6m。

③排水槽距离炭层面的高度。问距过小易造成反冲洗时炭粒流失，问距过大则不利于反冲洗废水及时排出，还会多消耗反冲洗用水。根据果园桥水厂现场实测，气冲洗时由于滤板下产生的气垫层以及气体在水中占有了一部分体积，水位要上升45cm左右，新炭投入后使用一段时间，经数次反冲洗炭层日渐蓬松，炭层厚度较刚投入时增加约15cm左右，再考虑到以后补充新炭增加炭层高度，设计时应适当留有余地。

2．活性炭的选型

活性炭是一种经过气化(炭化、活化)，具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的炭质吸附材料。活性炭的吸附是水中污染物质在其表面的富集或浓缩。

因原水水质和活性炭产品的性能差异较大，对活性炭的选型必须进行吸附试验，以选择活性炭的规格指标及最佳的炭层厚度、滤速、接触时间、反冲洗时的膨胀率等工艺参数。

在参考了美国水厂选用活性炭指标的基础上，结合一年多吸附试验的运行经验，经过认真的分析比较，一期活性炭滤池选用了1．5rmn柱状炭和8x30目破碎炭两种活性炭(主要指标见表二)。其选用理由：一是以上两种炭在吸附试验中均表现出较好的去除效果，二是希望进一步比较不同规格、不同指标活性炭在生产运行中去除效果的差别。粒径大于1．5mm的活性炭由于滤料之间间隙太大，影响处理效果基本不予考虑。参考了一期的运行情况，二期选用的活性炭在主要指标上作了一定的调整和优化，大胆使用了粒径更小的12x40目破碎炭(主要指标见表--)，这种炭由于粒径小，重量轻，运行维护比较麻烦，但粒径越小，炭粒的间隙就越小，活性炭越容易吸附水中的物质，处理效果也更好。3．活性炭的投入

活性炭的吸附性能极强，因此在运输途中以及保存过程中严格要求采用防紫外线材料制成的牢固且不易破损的包装袋，不可与挥发性物质同时存放，以避免包装袋破裂使活性炭暴露在空气中，因为活性炭容易吸附空气中的物质，影响使用效果。活性炭的投入过程一般分以下几个步骤：

①投入前的滤池清洗。活性炭投入前对活性炭滤池需采取很严