活性炭吸附工艺在污水处理中的应用与设计

活性炭吸附工艺在污水处理中的应用与设计

在现代污水处理工艺中，活性炭吸附作为一种高效的深度处理与精处理手段，被广泛应用于去除水中残留的有机污染物、色度、嗅味等难降解污染物。随着环境标准的日益严格，传统的生化处理已无法完全满足出水要求，活性炭凭借其优异的物理化学特性，逐渐成为污水深度处理和再生水利用的重要技术之一。本文结合工程设计参数和实际应用数据，深入解析活性炭吸附工艺在污水处理中的应用与设计要点，并展示其在不同场景下的处理效果与工程经验。

一、活性炭吸附工艺的应用场景

活性炭常用于生物处理之后的深度处理环节，主要原因如下。

1.延长活性炭使用寿命

通过预处理或生化处理去除大部分悬浮物和可降解有机物，避免活性炭过早堵塞。

2.提升出水水质

去除生化出水中的残余有机物、色度和异味，满足更高的排放或回用标准。

3.灵活性强

可采用单池、双池或多池串联方式，适应不同处理要求。典型的工艺流程为预处理、生物处理、过滤、活性炭吸附、消毒。

二、活性炭吸附的去除效果

根据工程实践和研究数据，活性炭对水质提升效果显著。下表列举几个工程案例，供参考。

从表中数据可见，活性炭对色度、CODcr、BOD5的去除率较高，对TP、NH3-N几乎没有去除率。

三、活性炭吸附工艺的设计参数

在工程设计中，合理选择活性炭吸附池的运行参数是确保处理效果与经济性的关键，以下为主要设计要点。

1.水力负荷

对于升流式滤池（床），常规条件下为9～25 m?/(m?·h)，对于下降流方式，取值一般为7~12.5 m?/(m?·h)。

2.接触时间

通常根据活性炭的柱容计算接触时间，对于出水COD要求为10~20 mg/L 时，接触时间为10~20 min；对于出水COD要求为5~10 mg/L时，接触时间为20~30 min；如果作为物化处理，接触时间较长，一般大于30min。

3.操作压力

每30 cm厚度炭层压降不大于0.07 kg/cm?。

4.炭层厚度

一般为3～12 m，常用4～6 m，应考虑运行中膨胀，设计时预留10%～50%膨胀空间。

5.反冲洗

冲洗时间为10～15 min，冲洗强度为8.2～13.7 L/(m?·s)，升流式膨胀床炭柱则无需反冲洗。

6.数量

为便于维修，吸附滤池（床）通常不少于2组。

7.CODcr负荷

一般为0.3～0.8 kgCOD/kg活性炭。

这些参数为工程设计提供了量化依据，确保在保证出水达标的同时控制投资与运行成本。

四、活性炭再生与经济性

活性炭吸附的一个核心问题是饱和后的再生。常见方法包括：溶剂洗涤、酸洗或碱洗、蒸汽再生、热再生。

热再生最常用，它是将炭置于燃烧炉内使有机物氧化并从炭的表面去除。再生过程为脱水、干化、 熔烧、加水蒸气活化、冷却。再生温度为800～1000℃，脱附有机物并恢复孔隙。再生设备的大小取决于失效炭的数量，理论上大约为5mm?炉面积/(g干重炭·d)，实际炉能力比理论值低40%以上。再生炭的数量取决于处理水量、水质和要求出水的水质。对于城市污水来说，再生炭用量如下表所示。

 

结语

活性炭吸附工艺凭借其对有机物、色度、异味等污染物的优异去除效果，已经成为污水深度处理的重要技术路线。其应用范围涵盖市政污水、工业废水乃至再生水回用领域。在设计过程中，需要充分考虑水力负荷、接触时间、炭层厚度及反冲洗等关键参数，同时合理规划活性炭的再生与更换，才能实现经济高效的运行。随着水环境质量标准的不断提升，活性炭吸附工艺必将在更多领域发挥更大作用，也将在未来的绿色低碳水处理体系中占据不可或缺的地位。