果殼活性炭磨損率對(duì)吸附效果的影響

    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(guò)濾和吸附效果。     果殼活性炭的顆粒大小通過(guò)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)注明大部分顆粒的最大和最小尺寸.例扣，12x40果殼活性炭表示絕大部分的活性炭通過(guò)12目篩網(wǎng)但不通過(guò)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)樵摮叽缱罱咏�沙子的有效尺寸。后�?lái)為了保持其過(guò)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(guò)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(guò)濾的水處理廠中.因?yàn)樗鼈兛梢栽诟�深的床層和更高的過(guò)濾速度中保持壓降在可接受的范圍內(nèi)。     過(guò)濾器中的果殼活性炭在開(kāi)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(guò)反沖洗，最小的顆粒集聚在過(guò)濾器的最上層，而最大的顆拉沉淀在最下層.      果殼活性炭的粒度分布可通過(guò)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%最小粒徑部分的直徑.從力學(xué)角度看，在過(guò)濾器上層的粒狀活性炭的尺寸與壓降和過(guò)濾效率有關(guān)。顆粒越小，壓降越大，而過(guò)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(guò)濾材料的代表性樣品，其60%通過(guò)的篩網(wǎng)孔徑與10%通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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�；�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�在自來(lái)水的處理中具有多孔吸附性、過(guò)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^(guò)濾。果殼活性炭的吸附和過(guò)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(guò)濾效率越好.另外，果殼活性炭的床層越深，過(guò)濾器的過(guò)濾能力越強(qiáng).也許有人認(rèn)為床層越深、顆粒越小就可獲得最佳的過(guò)濾效果，其實(shí)不然，這樣做將導(dǎo)致壓降損失過(guò)大。最好的解決方法是選擇可提供有效過(guò)濾，同時(shí)壓降最小的床層深度和顆粒大小.床層深度、顆粒大小和過(guò)濾效率可通過(guò)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(guò)整個(gè)果殼活性炭濾層。在淺床層過(guò)濾器中的最大流速一般為5-7m/h，但單一果殼活性炭介質(zhì)的深床層流速可超過(guò)22m/h。在為吸附和過(guò)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(guò)濾出的物質(zhì)在過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾器中清洗掉被過(guò)濾出的雜質(zhì)顆粒.     在深床層過(guò)濾器和過(guò)濾較難的情況下，需要使用空氣沖刷.通常將水排放至過(guò)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(guò)濾器進(jìn)行從下到上的沖刷�？諝鉀_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(guò)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(guò)濾器只使用果殼 活性炭，但很多過(guò)濾器組合使用石英砂和果殼活性炭進(jìn)行過(guò)濾。在反沖洗過(guò)程中，果殼活性炭床層會(huì)變成流化狀態(tài)，如果沒(méi)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(guò)濾器內(nèi)部介質(zhì)混合和無(wú)效反沖洗。