活性炭過濾器在運行過程中，如何延長活性炭的使用壽命？-杭州鑫凱

2025-10-11 點擊量：

一、強化前端預處理：降低活性炭吸附負荷

1. 去除懸浮物與膠體，避免孔隙堵塞

   在活性炭過濾器前增設多介質過濾器或微濾（MF）裝置，截留原水中的懸浮物（SS）、泥沙、膠體顆粒（如將 SS 從 50mg/L 降至 5mg/L 以下）。這些雜質若不預處理，會在活性炭表面形成 “濾餅層”，堵塞微孔入口 —— 即使活性炭內部吸附位點未飽和，污染物也無法進入，導致 “假性失效”。預處理后，活性炭僅需專注吸附目標污染物（如余氯、有機物），吸附負荷降低 30%-50%，壽命可延長 40%-60%（如從 8 個月延至 12 個月）。
2. 預處理高濃度污染物，避免 “不可逆吸附”

   若原水含高濃度特定污染物（如高余氯、高濃度有機物），需針對性預處理：
   • 高余氯水（如余氯＞5mg/L）：前端增設 “脫氯塔” 或 “還原劑投加裝置”（如亞硫酸鈉），將余氯降至 1-2mg/L 后再進入活性炭過濾器 —— 過量余氯會與活性炭快速發生化學反應，導致表面活性位點過早耗盡；
   • 高有機物水（如 COD＞20mg/L）：前端增設 “曝氣氧化” 或 “高級氧化（AOP）” 裝置，將大分子有機物降解為小分子，降低活性炭吸附難度（小分子有機物更易進入微孔，吸附效率提升 20%-30%），避免大分子有機物堵塞中孔，延長活性炭飽和周期。

二、優化運行參數：減緩吸附飽和，減少物理損傷

1. 穩定進水流量與空床接觸時間（EBCT）
   • 控制流量在設計值 ±10% 范圍內（如設計 15m3/h，穩定在 13.5-16.5m3/h），避免超負荷運行（超設計值 30%）：高速水流會縮短污染物與活性炭的接觸時間（EBCT＜5 分鐘），導致污染物 “未充分吸附就穿透”，為維持出水達標，需頻繁更換活性炭；低負荷運行（流量＜設計值 70%）雖效率低，但會延長 EBCT（＞15 分鐘），污染物與吸附位點充分接觸，吸附容量利用率從 60% 升至 80%，壽命可延長 20%-30%。
   • 按處理目標設定 EBCT：除余氯需 EBCT≥5 分鐘，除有機物需 EBCT≥10 分鐘，脫色需 EBCT≥12 分鐘 —— 充足的接觸時間可讓污染物深入微孔，避免表面吸附位點快速飽和，減緩整體消耗速度。
2. 控制進水 pH 與水溫，優化吸附環境
   • pH 值：根據目標污染物調整至最佳范圍（吸附極性有機物如苯酚需 pH 6-8，吸附重金屬如 Cu2?需 pH 7-9），避免強酸（pH＜4）或強堿（pH＞11）：強酸會溶解活性炭表面的羥基、羧基等官能團（這些官能團是吸附極性污染物的關鍵），導致吸附能力下降 50%；強堿會破壞活性炭微孔結構，加速老化。
   • 水溫：物理吸附（如有機物）適宜水溫 20-25℃，水溫過高（＞35℃）會加劇有機物脫附，降低吸附容量；化學吸附（如余氯）可耐受 30-40℃，但長期超 40℃會導致活性炭微孔坍塌（比表面積下降）。通過換熱器將水溫控制在適宜范圍，可減少活性炭性能衰減。

三、規范反洗維護：保護活性炭物理結構，恢復吸附能力

1. 控制反洗強度與時間，避免機械損傷
   • 反洗強度嚴格控制在10-15 L/(m2·s)，通過視鏡觀察活性炭膨脹率 15%-25%（顆粒輕微翻滾，無劇烈碰撞）：強度過高（＞18 L/(m2?s)）會導致細顆粒活性炭（0.5-1.0mm）隨排水流失（濾料層厚度減少 10%-20%），同時顆粒間摩擦加劇，比表面積從 1200 m2/g 降至 800 m2/g 以下；強度過低（＜10 L/(m2?s)）則無法沖凈表面懸浮物，雜質殘留堵塞孔隙，加速吸附飽和。
   • 反洗時間以 “排水濁度≤5NTU” 為終止標準（通常 5-8 分鐘），避免時間過長（＞10 分鐘）：多余時間不僅浪費水資源，還會沖刷掉活性炭表面的活性官能團，影響極性污染物吸附。
2. 反洗后靜置與正洗，避免濾料紊亂

   反洗后關閉反洗進水閥，讓活性炭自然沉降 5-10 分鐘，再進行正洗（按正常過濾方向沖洗）：
   • 靜置可避免活性炭層因突然停止反洗而分布紊亂（細顆粒堆積頂部、粗顆粒沉底），防止后續運行時水流 “短路”（未過濾水直接穿透）；
   • 正洗可去除反洗后殘留的少量雜質（如細顆粒懸浮物），確保出水水質達標，避免雜質在活性炭層再次堆積，減少反洗頻率（從每周 2 次降至每周 1 次）。

四、合理再生利用：恢復吸附容量，減少更換頻率

1. 高溫熱再生（主流再生方式）

   適用于吸附有機物、余氯的活性炭：將飽和活性炭置于 800-900℃的惰性氣體（如氮氣）環境中，通過 “加熱 - 解吸 - 燃燒” 過程，去除微孔內的有機物（去除率 90% 以上），恢復比表面積至新炭的 80%-90%。再生后活性炭的吸附容量可恢復至初始值的 70%-80%，壽命延長 1-2 倍（如原更換周期 8 個月，再生后可延至 16 個月）。

   注意：再生次數通常為 2-3 次，多次再生后活性炭微孔會不可逆坍塌，需徹底更換。
2. 化學再生（針對性再生方式）

   適用于吸附極性污染物、重金屬的活性炭：
   • 吸附有機物（如酚類）：用 2%-4% 的氫氧化鈉溶液浸泡 2-4 小時，通過堿解反應破壞有機物與活性炭的吸附鍵，再反洗去除殘留有機物；
   • 吸附重金屬（如 Pb2?、Cu2?）：用 5%-8% 的稀鹽酸溶液浸泡，通過離子交換將重金屬離子從活性炭表面洗脫，恢復吸附位點。
     化學再生成本低于高溫再生（約為新炭成本的 20%-30%），但再生效果略差（吸附容量恢復至初始值的 60%-70%），適合中小型過濾器。