Than hoạt tính loại bỏ BOD và TSS như thế nào
Than hoạt tính làm giảm BOD và TSS thông qua hai cơ chế riêng biệt nhưng bổ sung cho nhau, hoạt động đồng thời trong lớp cacbon đóng gói:
- Loại bỏ BOD - hấp phụ. Các hợp chất hữu cơ hòa tan góp phần tạo nên BOD—axit humic, protein, carbohydrate, axit béo và các hóa chất hữu cơ còn sót lại—được giữ lại trong cấu trúc lỗ rỗng của carbon thông qua quá trình hấp phụ vật lý. Những phân tử này khuếch tán vào mạng lưới micropore và mesopore và được giữ ở đó bởi lực van der Waals. Động lực hấp phụ là gradient nồng độ giữa khối chất lỏng và bề mặt cacbon; vì các phân tử hữu cơ liên kết với các vị trí hoạt động trên carbon nên khuếch tán nhiều hơn từ pha lỏng. Việc giảm BOD từ 60–90% trên lớp GAC là điển hình đối với nước thải thứ cấp, tùy thuộc vào thành phần hữu cơ và liều lượng carbon hoặc thời gian tiếp xúc với lớp trống (EBCT).
- Loại bỏ TSS - lọc vật lý. Chất rắn lơ lửng trong nước thải có kích thước từ 1–100 μm. Khi nước đi qua lớp cacbon dạng hạt, các hạt này bị giữ lại trong các khoảng kẽ giữa các hạt cacbon thông qua quá trình biến dạng cơ học (đối với các hạt lớn hơn >20 μm) và khả năng bắt giữ tiếp xúc bề mặt (đối với các hạt nhỏ hơn đi theo dòng chảy gần bề mặt hạt). Khả năng loại bỏ TSS từ 70–95% có thể đạt được dễ dàng trong bộ lọc GAC được thiết kế tốt, với phần trên của phạm vi tùy thuộc vào độ sâu của lớp lọc và tốc độ lọc.
Một điểm quan trọng cần cân nhắc trong vận hành là theo thời gian, TSS thu giữ sẽ tích tụ trong lớp, làm tăng tổn thất đầu và cuối cùng cần phải rửa ngược để loại bỏ chất rắn tích lũy ra khỏi lớp cacbon. Hệ thống GAC được thiết kế tốt để xử lý bậc ba sẽ kết hợp các chu trình rửa ngược thường xuyên (thường là 24–72 giờ một lần, tùy thuộc vào lượng chất rắn) để duy trì công suất thủy lực trong khi vẫn duy trì chức năng hấp phụ của cacbon để loại bỏ BOD.
Các loại than hoạt tính được khuyến nghị để loại bỏ BOD/TSS
Đối với xử lý bậc ba nước thải đô thị và công nghiệp, việc lựa chọn than hoạt tính phụ thuộc vào cấu hình của hệ thống đánh bóng và chất lượng nước thải mục tiêu:
Than hoạt tính dạng hạt (GAC) - Được khuyến nghị cho các hệ thống liên tục
GAC trong các cột dòng chảy lên hoặc dòng xuống có giường cố định là cấu hình tiêu chuẩn để đánh bóng BOD/TSS bậc ba. Carbon cung cấp cả khả năng hấp phụ các chất hữu cơ hòa tan và lọc sâu các chất rắn lơ lửng trong một hoạt động đơn lẻ. GAC làm từ gáo dừa được ưa chuộng vì độ cứng cao ( ≥ 97%), chống mài mòn trong chu trình rửa ngược và hàm lượng tro tự nhiên thấp (≤ 5%), giúp giảm thiểu sự rò rỉ các ion kim loại vào nước thải đã xử lý. Kích thước mắt lưới điển hình là 8×30 hoặc 12×40, cân bằng hiệu quả lọc với khả năng thủy lực. GAC làm từ than là giải pháp thay thế kinh tế hơn cho các nhà máy lớn hơn, nơi lượng TSS vừa phải và tần suất rửa ngược có thể quản lý được.
Than hoạt tính dạng bột (PAC) - Để đánh bóng hàng loạt hoặc theo mùa
PAC có thể được định lượng trực tiếp vào bể lắng cuối cùng hoặc bể tiếp xúc khi chỉ cần đánh bóng BOD định kỳ (ví dụ: thay đổi tải trọng theo mùa) hoặc khi cơ sở hạ tầng hiện tại không thể chứa được cột GAC. Liều lượng PAC từ 10–100 mg/L là điển hình, cần có liều lượng cao hơn đối với nước thải có hàm lượng BOD hòa tan cao. Tuy nhiên, PAC không tự mình loại bỏ TSS và phải được kết hợp với bước làm rõ hoặc lọc tiếp theo.
Thông số kỹ thuật tiêu biểu cho GAC đánh bóng nước thải
Bảng dưới đây tóm tắt các thông số kỹ thuật khuyến nghị cho than hoạt tính dạng hạt sử dụng trong dịch vụ loại bỏ BOD và TSS:
| tham số | GAC gáo dừa | GAC dựa trên than |
|---|---|---|
| Số iốt (mg/g) | ≥ 1.000 | ≥ 900 |
| Kích thước mắt lưới | 8×30 hoặc 12×40 | 8×30 hoặc 8×40 |
| Kích thước hiệu quả (mm) | 0,55–0,80 | 0,55–0,95 |
| Hệ số đồng nhất | ≤ 1,9 | 2,1 |
| độ cứng (%) | ≥ 97 | ≥ 93 |
| Nội dung tro (%) | 5 | 12 |
| Mật độ lớn (kg/m3) | 450–530 | 520–620 |
Các thông số thiết kế và vận hành chính
Hiệu suất của hệ thống GAC để loại bỏ BOD và TSS phụ thuộc vào một số biến số thiết kế và vận hành phải phù hợp với đặc tính nước thải cụ thể và mục tiêu xử lý:
- Thời gian tiếp xúc giường trống (EBCT). Thông số thiết kế quan trọng nhất. Để loại bỏ BOD, EBCT là 15–40 phút điển hình cho quá trình đánh bóng nước thải thứ cấp. EBCT dài hơn cung cấp sự hấp phụ hoàn chỉnh hơn cho các phân tử hữu cơ khuếch tán chậm nhưng đòi hỏi các bình chứa lớn hơn. Việc loại bỏ TSS ít nhạy cảm hơn với EBCT và phụ thuộc nhiều hơn vào độ sâu của lớp lọc và tốc độ lọc.
- Tốc độ lọc (tốc độ tải tuyến tính). Thông thường 5–15 m/h (2–6 gpm/ft2) cho các bộ lọc GAC dòng chảy trọng lực hoặc điều áp. Vận tốc cao hơn làm tăng thông lượng nhưng giảm hiệu quả thu giữ TSS và đẩy nhanh tốc độ phát triển tổn thất cột áp. Đối với các ứng dụng chiếm ưu thế TSS, nên sử dụng vận tốc thấp hơn (5–8 m/h).
- Độ sâu của giường. Tối thiểu 1,5–2 mét để loại bỏ BOD/TSS kết hợp. Lớp đệm sâu hơn mang lại thời gian tiếp xúc lớn hơn để hấp phụ và khả năng lưu giữ chất rắn lâu hơn trước khi cần rửa ngược. Độ sâu thực tế tối đa là 3–4 mét trong cột dòng chảy xuống một tầng.
- Tần suất và cường độ rửa ngược Đối với giường GAC chứa TSS, việc rửa ngược sau mỗi 24–72 giờ là thông thường. Rửa ngược ở mức giãn nở lớp 30–50% (tốc độ tăng nước 8–15 m/h) trong 10–15 phút, sau đó rửa sạch một thời gian ngắn ở lưu lượng vận hành. Nước rửa ngược nên được xử lý bằng nước thải hoặc nước sạch để tránh tái nhiễm bẩn giường.
- Tuổi thọ sử dụng cacbon. Trong dịch vụ BOD/TSS cấp ba, GAC thường tồn tại từ 12–24 tháng trước khi khả năng hấp phụ BOD hòa tan cạn kiệt và carbon phải được thay thế hoặc kích hoạt lại. Việc loại bỏ TSS vẫn tiếp tục ngay cả sau khi khả năng hấp phụ cạn kiệt, vì carbon dạng hạt tiếp tục hoạt động như một môi trường lọc độ sâu.
Loại bỏ BOD/TSS trong các sơ đồ xử lý tổng hợp
Cấu hình phổ biến nhất của than hoạt tính trong quá trình loại bỏ BOD/TSS là dưới dạng bước đánh bóng cấp ba sau xử lý sinh học thứ cấp. Trong vai trò này, lớp carbon xử lý BOD đầu vào ở mức 10–40 mg/L và TSS ở mức 10–60 mg/L, tạo ra nước thải có BOD và TSS luôn ở mức dưới 10 mg/L (thường dưới 5 mg/L đối với các hệ thống được thiết kế tốt). Chất lượng này phù hợp để xả vào các vùng nước tiếp nhận nhạy cảm, tái sử dụng trong các ứng dụng xử lý hoặc làm mát công nghiệp hoặc cấp vào màng thẩm thấu ngược để cải tạo nước nâng cao.
Trong một số cấu hình, than hoạt tính dạng bột được thêm trực tiếp vào bước xử lý sinh học (quy trình PACT), trong đó cacbon hấp thụ các hợp chất hữu cơ ức chế và tăng cường quá trình lắng sinh khối. Cách tiếp cận này có thể cải thiện việc loại bỏ BOD ngay trong giai đoạn sinh học nhưng không thay thế được nhu cầu về bước đánh bóng cuối cùng để kiểm soát TSS.
Kết luận
Than hoạt tính là một giải pháp thiết thực và đã được chứng minh để giảm BOD và TSS trong xử lý nước thải, đóng vai trò là bước đánh bóng bậc ba đáng tin cậy giúp thu hẹp khoảng cách giữa hiệu suất xử lý sinh học và các yêu cầu xả thải theo quy định. Than hoạt tính dạng hạt trong cột tầng cố định kết hợp khả năng hấp phụ các hợp chất hữu cơ hòa tan với quá trình lọc sâu các chất rắn lơ lửng trong một hoạt động đơn lẻ, cung cấp nước thải luôn đáp ứng giới hạn xả BOD và TSS chặt chẽ nhất. Zhulin Carbon cung cấp các loại GAC làm từ vỏ dừa và than được chế tạo đặc biệt cho các ứng dụng đánh bóng nước thải, có độ cứng cao cho độ bền rửa ngược, kích thước mắt lưới thích hợp cho hiệu suất thủy lực, lượng iốt và mật đường được chứng nhận để hấp phụ hữu cơ có thể dự đoán được. Liên hệ với chúng tôi qua biểu mẫu yêu cầu bên dưới để biết bảng dữ liệu sản phẩm, giá cả hoặc để thảo luận về việc lựa chọn carbon tối ưu cho các mục tiêu chất lượng nước thải cụ thể của nhà máy xử lý của bạn.
