果壳活性炭磨损率对吸附效果的影响

    果壳活性炭颗粒一般比传统的砂质滤料大，为使其在地表水水厂中有效发挥果壳活性炭的优点，必须考虑几项设计和活性炭性能方面的因素。     不同颗粒大小及形状的果壳活性炭具有不同的用途。在饮用水处理中，不规则果壳活性炭的处理效果优于柱状活性炭.不规则果壳活性炭可以密集填装.减少孔隙，因而加强了过滤和吸附效果。     果壳活性炭的颗粒大小通过目数表示.工业标准采用美制筛网表示颗柱大小.通常用筛网标识注明大部分颗粒的最大和最小尺寸.例扣，12x40果壳活性炭表示绝大部分的活性炭通过12目筛网但不通过40目筛网。     首先，12x40目的果壳活性炭是作为行业标准，因为该尺寸最接近沙子的有效尺寸。后来为了保持其过滤特性而降低压降，引入了8x30目的产品.这使得产品有较高的过滤率，并一直是自来水市场的常用产品.大颗粒的出现先推动了更大粒径的柱状活性炭产品的发展，如8x16目和8x20目活性炭.此类产品正有效地应用在直接过滤的水处理厂中.因为它们可以在更深的床层和更高的过滤速度中保持压降在可接受的范围内。     过滤器中的果壳活性炭在开始使用时需进行反冲洗，以对 果壳活性炭颗粒进行分层。经过反冲洗，最小的颗粒集聚在过滤器的最上层，而最大的颗拉沉淀在最下层.      果壳活性炭的粒度分布可通过两个参数得到进一步描述:有效粒径和均一系数.有效粒径一般以毫米测量，相当于果壳活性炭的10%最小粒径部分的直径.从力学角度看，在过滤器上层的粒状活性炭的尺寸与压降和过滤效率有关。颗粒越小，压降越大，而过滤效率则越好。     均一系数是无量纲值，表示果壳活性炭粒径的均一性。均一系数值为1，表示所有果壳活性炭的颗粒大小完全一致，系数越大，表示不同性越高。美国自来水协会(AWWA)标准B604-96将均一系数定义为:对同一过滤材料的代表性样品，其60%通过的筛网孔径与10%通过的筛网孔径之比。     密度以每立方厘米/克数计量，测定需要填满一定容量的过滤器的活性炭数量.高密度活性炭比较受欢迎有以下原因.首先，高密度果壳活性炭产品具有更多的有效结构.其次，密度较大的产品表示每立方米的体积可以填装更多的果壳活性炭。另外，密度越大的产品强度更高，可以承受频繁的反冲洗.对于原先为砂滤设计的空间有限的过滤器，这一点就尤为重要.     磨损值表示果壳活性炭对磨损的耐力，数值越高表示耐磨力越强.这一参数在饮用水处理应用中非常重要，因为经常性的高强度反冲洗可以迅速使较软的果壳活性炭性能降低。当果壳活性炭同时用于过滤、吸附并作为微生物载体等介质时.反冲洗更加频繁，这一特性就变得更加重要。基于在全球水处理30多年的实验和评估结果.压块活化方法生产的煤质颗粒活性炭，在自来水的处理中具有多孔吸附性、过滤、生物载体能力和耐磨损性的完美结合.这一结论是基于对不同原料的果壳活性炭的比较和对不同加工工艺的比较结果。     用于地表水处理的果壳活性炭用量必须满足与水有充分的接触时间以便于吸附，同时有足够的床层深度以便进行适当的过滤。果壳活性炭的吸附和过滤性能与颗粒大小紧密相关.     如前所述，果壳 活性炭的颗粒越小，过滤效率越好.另外，果壳活性炭的床层越深，过滤器的过滤能力越强.也许有人认为床层越深、颗粒越小就可获得最佳的过滤效果，其实不然，这样做将导致压降损失过大。最好的解决方法是选择可提供有效过滤，同时压降最小的床层深度和颗粒大小.床层深度、颗粒大小和过滤效率可通过下列比率表示:(炭床深度)/(活性炭的有效粒径)。     典型的地表水处理系统需要依靠重力使水流通过整个果壳活性炭滤层。在浅床层过滤器中的最大流速一般为5-7m/h，但单一果壳活性炭介质的深床层流速可超过22m/h。在为吸附和过滤预设接触时间的基础上，选择适当的操作流速，同时也需保持一定水流速度以保证整个工厂的经济性。     由于被过滤出的物质在过滤介质上的堆积，需要进行定期反冲洗。决定是否或何时进行反冲洗的因素有:(1)出水质量，用浊度或/和颗粒计数浏量.(2)按预定期限或压降.(3)同时.操作经验在很大程度上决定反冲洗的周期。     反冲洗包括过滤器暂停运行和对果壳活性炭的快速逆流冲洗.尽管反冲洗的频率和时间随具体安装情况变化，但有其共同的操作方法。在使用表面冲洗方法的工厂中，一般采用低速冲洗过滤器的上层。之后反洗速率升至37-42m/h.时间10-15分钟.从过滤器中清洗掉被过滤出的杂质颗粒.     在深床层过滤器和过滤较难的情况下，需要使用空气冲刷.通常将水排放至过滤介质的表面位置.压缩空气在每单位平方米果壳活性炭床以70-140m3/h的速度，28-70kPa压力注入.空气对整个过滤器进行从下到上的冲刷。空气冲刷结束后，再以37-42m/h的流速，进行10-15分钟的反冲洗以将过滤器中的杂质颗粒冲洗出来。     应该指出的是，由于温度影响水的粘度，必须调整反冲洗速度弥补温度差异的影响。例如，如果水的温度为1-2摄氏度，24m/h的反冲洗速度将使粒度为8x30目的果壳活性炭床层膨胀22%；如果水的温度为24摄氏度，此反冲洗速率度将使果壳活性炭床层只膨胀10%.在夏天，由于水温的升高，需要提高反洗速度以弥补粘度的影响。     在反冲洗阶段必须同时考虑到其它介质的共同存在。尽管有些过滤器只使用果壳 活性炭，但很多过滤器组合使用石英砂和果壳活性炭进行过滤。在反冲洗过程中，果壳活性炭床层会变成流化状态，如果没有重视到石英砂和果壳活性炭的共同存在，就会发生过滤器内部介质混合和无效反冲洗。