某水廠2004年~2005年的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，水廠取用的原水水質(zhì)較差。水中所含某些有機(jī)物或無機(jī)污染物經(jīng)生物預(yù)處理、強(qiáng)化混凝沉淀仍然不能去除時(shí)，可利用活性炭吸附。由于活性炭具有發(fā)達(dá)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，對(duì)水中溶解性的有機(jī)污染物，如苯酚類化合物、油類具有較強(qiáng)的吸附能力，能很好去除異臭異味、色度。因此在凈水工藝中采取在原有凈水工藝的基礎(chǔ)上增加活性炭濾池(見圖1)。

1、活性炭濾池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

活性炭濾池沿用普通快濾池結(jié)構(gòu)，濾池底標(biāo)高-0.75m，承托層厚0.55mm，活性炭層厚1.5m，炭層頂標(biāo)高為1.30m，設(shè)濾層淹沒水深1.00m，濾池內(nèi)設(shè)計(jì)水位2.30m。

從節(jié)約能耗、方便管理、延長(zhǎng)活性炭使用壽命的原則出發(fā)，擬維持單獨(dú)水反沖方式，由于活性炭比重輕，較大的反沖洗強(qiáng)度將導(dǎo)致活性炭流失，屋頂沖洗水箱進(jìn)、出水共用1根DN600管道，擬在該管道上增設(shè)手動(dòng)閥1只，控制水沖強(qiáng)度，池底采用大阻力配水系統(tǒng)，水沖洗強(qiáng)度8-12 L/m²·s，濾料膨脹率控制在33%。

8根尺寸為0.3m(B)x0.375m(H)排水槽組成了濾池的洗砂排水槽排，水槽頂標(biāo)高為2.25m。由于活性炭濾池過濾水頭損失比石英砂小，為控制炭上水深，擬在出水管上加裝1只DN400電動(dòng)蝶閥調(diào)節(jié)控制水位。

目前活性炭單層濾料厚度1500mm，濾速9.6m/h，接觸時(shí)間為9.4min。

2、活性炭濾池的運(yùn)行管理

根據(jù)活性炭濾池在生產(chǎn)工藝中所處位置，制定了適合該池生產(chǎn)運(yùn)行的管理方法：

2.1嚴(yán)格控制進(jìn)水濁度

由于受工藝條件的限制，活性炭濾池被置于沉淀池后，采用活性炭處理的目的是為了更有效的去除有機(jī)物，而不是為了截留懸浮固體，炭濾池的進(jìn)水濁度一般控制在1.0NTU以下，否則容易造成炭床堵塞，縮短吸附周期，因此在今后的運(yùn)行中對(duì)進(jìn)水濁度應(yīng)該提出更高的控制目標(biāo)。

2.2 進(jìn)水余氯的控制

活性炭可以吸附水中的余氯，而且不利于生物生長(zhǎng)，余氯對(duì)活性炭表面的生物膜會(huì)產(chǎn)生很大的破壞，因此活性炭濾池進(jìn)水不得含余氯，針對(duì)此特點(diǎn)，加氯點(diǎn)后移至炭池后。

2.3增加水中的溶解氧

成為生物活性炭取決于水溫、微生物利用的原水中所含基質(zhì)種類、水中細(xì)菌濃度和種類、反沖洗方式和反沖洗周期以及溶解氧。利用鼓風(fēng)機(jī)曝氣增加了水中的溶解氧，并且使進(jìn)人炭層內(nèi)部的水中留有一定的溶解氧，保證了炭層中生物的需要。去除有機(jī)物、氨氮需要消耗大量的溶解氧，通常在1:4以上，每氧化1mgNH₃-N為NO₂-N，需要消耗3.34mg的溶解氧，每氧化1mg-NO₂-N為NO₃-N需要消耗1.14mg的溶解氧。經(jīng)過鼓風(fēng)沖氧，濾前水溶解氧能保持在6.0-7.0mg/L，基本處于飽和狀態(tài)，使活性炭的生物作用得以穩(wěn)定發(fā)揮。

2.4反沖洗的控制

隨著活性炭濾池運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，炭粒表面及炭層中積累的生物和非生物顆粒的數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致炭粒間隙減小，水頭損失增加，影響活性炭濾池的出水水質(zhì)和產(chǎn)水量。如果反沖洗時(shí)炭層的膨脹率不足，下層炭粒不易懸浮，炭層就沖洗不干凈，如膨脹率過大，水流剪力就較小，炭粒不易碰撞，達(dá)不到?jīng)_洗效果。膨脹率隨著沖洗強(qiáng)度的加大而增加，沖洗強(qiáng)度過大，會(huì)造成炭粒的流失，由于反沖洗水的流速很大，會(huì)沖動(dòng)承托層，破壞其級(jí)配排列，使炭層和承托層卵石混合在一起，既不利于再生又影響出水水質(zhì)。合理的反沖洗可以充分除去過量的生物膜和截留的微小顆粒，而頻繁的反沖洗則使生物膜難以形成。因此反沖洗成為活性炭濾池運(yùn)行維護(hù)的關(guān)鍵，是保證活性炭濾池成功運(yùn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。一般需注意以下幾個(gè)方面：

1)采用炭池濾后水反沖洗，可保證沖洗用水濁度較低和較好的水質(zhì)(無氯)，即可以使沖洗后的炭層比較潔凈又避免炭層在沖洗過程中的無效吸附。

2)保證合理的沖洗時(shí)間、沖洗強(qiáng)度和膨脹率。將沖洗結(jié)束時(shí)排出水濁度作為沖洗強(qiáng)度和歷時(shí)是否達(dá)到?jīng)_洗目的的衡量標(biāo)準(zhǔn)。因此將反沖洗廢水的濁度作為一項(xiàng)主要檢測(cè)指標(biāo)，反沖廢水初期濁度、色度高，后期濁度、色度低，而且肉眼可見少量微生物絮體。這說明BAC濾池的反沖廢水中生物顆粒和非生物顆粒均占相當(dāng)比例，并且生物顆粒的出現(xiàn)時(shí)間相對(duì)滯后。非生物濾池的反沖廢水中非生物顆粒占絕大多數(shù)，一般以反沖廢水濁度達(dá)到15NTU作為反沖洗結(jié)束條件。

生物濾池中生物顆粒的脫附較難，其含量又難以采用濁度指標(biāo)來間接反映，一般以反沖洗廢水濁度≤15NTU作為反沖洗結(jié)束的前提。一般認(rèn)為25%~30%的膨脹率是比較合理的，反沖洗強(qiáng)度與活性炭的粒徑有關(guān)，達(dá)到一定的膨脹率，粒徑越大所需的沖洗強(qiáng)度就越大，達(dá)到30%的膨脹率，有效粒徑0.8~2.0mm(國(guó)際10—24目)顆粒炭的沖洗強(qiáng)度為10~12L/m²·S。由于水塔水量的限制，在以上的沖洗強(qiáng)度條件下，顆粒炭的濾格只能持續(xù)9min的沖洗時(shí)間，活性炭以反沖洗廢水濁度<15NTU作為反沖洗結(jié)束的前提，考慮到活性炭比較輕，反沖洗強(qiáng)度比較弱，在水塔水量允許的情況下應(yīng)盡量延長(zhǎng)其反沖洗時(shí)間，以達(dá)到延長(zhǎng)沖洗周期、避免炭粒過度磨損。因此，在參照反沖洗歷時(shí)內(nèi)濁度變化(見下表)的基礎(chǔ)上將反沖洗時(shí)間定為9min。

活性炭濾池反沖洗時(shí)間內(nèi)的濁度變化（NTU）

2.5活性炭濾池采用敞開式，由于陽光的照射及溶解氧比較充足，池內(nèi)藻類易生長(zhǎng)，給活性炭濾池的清洗帶來很大的困難。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，藻類的數(shù)量朝南濾格多于朝北濾格，東側(cè)濾格多于西側(cè)濾格，說明藻類的生長(zhǎng)與水溫、陽光密切有關(guān)。

運(yùn)行兩周后改建成封閉式，池內(nèi)藻類生長(zhǎng)得到有效控制，但封閉式不利于觀察運(yùn)行維護(hù)以及活性炭的投入及取出。

3、總結(jié)

1)活性炭的選型應(yīng)依據(jù)吸附試驗(yàn)。根據(jù)去除效果的優(yōu)劣選擇活性炭的規(guī)格以及活性炭濾池的較佳炭層厚度、濾速、接觸時(shí)間、反沖洗時(shí)的膨脹率等工藝參數(shù)。

2)在活性炭投入前應(yīng)保證有充足的時(shí)間進(jìn)行濾池凈化、炭粒浸泡、反沖洗等步序，確保其在使用中處于較佳運(yùn)行狀態(tài)。

3)活性炭濾池的運(yùn)行維護(hù)應(yīng)注重進(jìn)水濁度、控制余氯，保持活性炭吸附飽和程度的相對(duì)均勻，增加水中的溶解氧和把握反沖洗控制等要素。