활성탄이 BOD와 TSS를 제거하는 방법
활성탄은 충전된 탄소층 내에서 동시에 작동하는 두 가지 서로 다르지만 보완적인 메커니즘을 통해 BOD와 TSS를 줄입니다.
- BOD 제거 - 흡착. BOD에 기여하는 용해된 유기 화합물(휴믹산, 단백질, 탄수화물, 지방산 및 잔류 유기 화학물질)은 물리적 흡착을 통해 탄소의 기공 구조 내에 포획됩니다. 이들 분자는 미세기공 및 중간기공 네트워크로 확산되어 반 데르 발스 힘에 의해 거기에 고정됩니다. 흡착의 원동력은 벌크 액체와 탄소 표면 사이의 농도 구배입니다. 유기 분자가 탄소의 활성 부위에 결합함에 따라 액체상에서 더 많이 확산됩니다. 유기 조성과 탄소량 또는 빈 층 접촉 시간(EBCT)에 따라 GAC 층 전반에 걸쳐 BOD가 60~90% 감소하는 것은 2차 유출수의 경우 일반적입니다.
- TSS 제거 - 물리적 여과. 폐수 유출수의 부유 고형물 크기는 1~100μm입니다. 물이 입상 탄소층을 통과할 때 이러한 입자는 기계적 변형(20μm보다 큰 입자의 경우)과 표면 접촉 포획(과립 표면에 가까운 흐름 유선을 따르는 작은 입자의 경우)을 통해 탄소 과립 사이의 틈새 공간에 갇히게 됩니다. 70~95%의 TSS 제거는 잘 설계된 GAC 필터에서 쉽게 달성할 수 있으며 범위의 상한은 층의 깊이와 여과 속도에 따라 다릅니다.
중요한 운영 고려 사항은 시간이 지남에 따라 포획된 TSS가 층 내에 축적되어 수두 손실이 증가하고 결국 탄소층에서 축적된 고형물을 씻어내기 위해 역세를 필요로 한다는 것입니다. 3차 처리를 위해 잘 설계된 GAC 시스템은 BOD 제거를 위한 탄소의 흡착 기능을 유지하면서 유압 용량을 유지하기 위해 정기적인 역세 주기(일반적으로 고형물 부하에 따라 24~72시간마다)를 통합합니다.
BOD/TSS 제거에 권장되는 활성탄 유형
도시 및 산업 폐수 3차 처리의 경우 활성탄 선택은 연마 시스템 구성과 목표 배출수 품질에 따라 달라집니다.
입상 활성탄(GAC) - 연속 시스템에 권장됩니다.
고정층 하향류 또는 상향류 컬럼의 GAC는 3차 BOD/TSS 연마를 위한 표준 구성입니다. 탄소는 단일 장치 작업으로 용해된 유기물의 흡착과 부유 고형물의 심층 여과를 모두 제공합니다. 코코넛 껍질 기반 GAC는 역세 주기 동안 마모에 저항하는 높은 경도(≥ 97%)와 처리된 폐수로 금속 이온의 침출을 최소화하는 자연적인 낮은 회분 함량(< 5%)으로 인해 선호됩니다. 일반적인 메쉬 크기는 8×30 또는 12×40이며, 여과 효율성과 유압 용량의 균형을 유지합니다. 석탄 기반 GAC는 TSS 부하가 적당하고 역세 빈도가 관리 가능한 대규모 플랜트에 대한 보다 경제적인 대안입니다.
분말 활성탄(PAC) — 배치 또는 계절별 연마용
PAC는 BOD 연마가 주기적으로만 필요한 경우(예: 계절별 부하 변동) 또는 기존 인프라가 GAC 컬럼을 수용할 수 없는 경우 최종 정화기 또는 접촉 탱크에 직접 투입될 수 있습니다. 10~100mg/L의 PAC 용량이 일반적이며, 가용성 BOD 분율이 높은 폐수에는 더 높은 용량이 필요합니다. 그러나 PAC는 자체적으로 TSS 제거를 제공하지 않으며 하류 정화 또는 여과 단계와 결합되어야 합니다.
폐수 연마 GAC의 일반적인 사양
아래 표에는 BOD 및 TSS 제거 서비스에 사용되는 입상 활성탄의 권장 사양이 요약되어 있습니다.
| 매개변수 | 코코넛 껍질 GAC | 석탄 기반 GAC |
|---|---|---|
| 요오드가 (mg/g) | ≥ 1,000 | ≥ 900 |
| 메쉬 크기 | 8×30 또는 12×40 | 8×30 또는 8×40 |
| 유효 크기 (mm) | 0.55–0.80 | 0.55~0.95 |
| 균일성 계수 | ≤ 1.9 | ≤ 2.1 |
| 경도 (%) | ≥ 97 | ≥ 93 |
| 재 함량 (%) | ≤ 5 | ≤ 12 |
| 벌크 밀도 (kg/m3) | 450~530 | 520~620 |
주요 설계 및 작동 매개변수
BOD 및 TSS 제거를 위한 GAC 시스템의 성능은 특정 폐수 특성 및 처리 목표와 일치해야 하는 여러 설계 및 운영 변수에 따라 달라집니다.
- 빈 침대 접촉 시간(EBCT). 가장 중요한 설계 매개변수입니다. BOD 제거의 경우 2차 폐수 연마에 일반적으로 15~40분의 EBCT가 소요됩니다. 더 긴 EBCT는 천천히 확산되는 유기 분자를 더 완벽하게 흡착하지만 더 큰 용기가 필요합니다. TSS 제거는 EBCT에 덜 민감하며 층 깊이와 여과 속도에 더 의존합니다.
- 여과 속도(선형 로딩 속도). 일반적으로 5~15m/h(2~6gpm/ft2) 중력 흐름 또는 가압 GAC 필터의 경우. 속도가 높을수록 처리량이 증가하지만 TSS 캡처 효율성이 감소하고 수두 손실 개발이 가속화됩니다. TSS 중심 애플리케이션의 경우 더 낮은 속도(5~8m/h)가 권장됩니다.
- 침대 깊이. 결합된 BOD/TSS 제거를 위한 최소 1.5-2미터. 베드가 깊을수록 흡착을 위한 접촉 시간이 길어지고 역세척이 필요하기 전의 고형물 보유 용량이 길어집니다. 단일 단계 하향류 컬럼의 최대 실제 깊이는 3~4미터입니다.
- 역세 빈도 및 강도. TSS가 포함된 GAC 침대의 경우 24~72시간마다 역세하는 것이 일반적입니다. 베드 확장율 30~50%(물 상승률 8~15m/h)로 10~15분 동안 역세척한 후 작동 흐름으로 간단히 헹굽니다. 역세수는 하수를 처리한 물이나 깨끗한 물을 사용하여 침대가 다시 오염되는 것을 방지해야 합니다.
- 탄소 수명. 3차 BOD/TSS 서비스에서 GAC는 일반적으로 수용성 BOD의 흡착 용량이 고갈되어 탄소를 교체하거나 재활성화해야 하기 전까지 12~24개월 동안 지속됩니다. TSS 제거는 흡착 용량이 고갈된 후에도 계속됩니다. 이는 입상 탄소가 심층 필터 매체로 계속 기능하기 때문입니다.
통합 처리 계획에서 BOD/TSS 제거
BOD/TSS 제거 시 활성탄에 대한 가장 일반적인 구성은 다음과 같습니다. 3차 연마단계 2차 생물학적 처리 후. 이 역할에서 탄소층은 10~40mg/L의 입구 BOD와 10~60mg/L의 TSS를 처리하여 지속적으로 10mg/L 미만(잘 설계된 시스템의 경우 5mg/L 미만)의 BOD 및 TSS를 갖는 유출수를 생성합니다. 이 품질은 민감한 수용수로의 배출, 산업 냉각 또는 공정 응용 분야의 재사용 또는 고급 물 재생을 위한 역삼투막 공급에 적합합니다.
일부 구성에서는 분말 활성탄이 생물학적 처리 단계(PACT 공정)에 직접 추가되며, 여기서 탄소는 억제성 유기 화합물을 흡착하고 바이오매스 침전을 향상시킵니다. 이 접근법은 생물학적 단계 자체에서 BOD 제거를 향상시킬 수 있지만 TSS 제어를 위한 최종 연마 단계의 필요성을 대체하지는 않습니다.
결론
활성탄은 폐수 처리에서 BOD와 TSS를 줄이기 위한 입증되고 실용적인 솔루션으로, 생물학적 처리 성능과 배출 규제 요건 간의 격차를 해소하는 신뢰할 수 있는 3차 연마 단계 역할을 합니다. 고정층 컬럼의 입상 활성탄은 단일 장치 작업으로 용해성 유기 화합물의 흡착과 부유 물질의 심층 여과를 결합하여 가장 엄격한 BOD 및 TSS 배출 제한을 일관되게 충족하는 폐수를 제공합니다. Zhulin Carbon은 역세 내구성을 위한 높은 경도, 유압 성능을 위한 적절한 메쉬 크기, 예측 가능한 유기 흡착을 위한 인증된 요오드 및 당밀 수치를 갖춘 폐수 연마 응용 분야를 위해 특별히 제조된 코코넛 껍질 기반 및 석탄 기반 GAC 등급을 공급합니다. 제품 데이터 시트, 가격 또는 처리장의 특정 배출수 품질 목표에 대한 최적의 탄소 선택에 대해 논의하려면 아래 문의 양식을 통해 당사에 문의하십시오.
