活性炭如何去除 BOD 和 TSS
活性炭通过在填充碳床内同时运行的两种不同但互补的机制来降低 BOD 和 TSS：
- BOD去除——吸附。 有助于 BOD 的溶解有机化合物（腐殖酸、蛋白质、碳水化合物、脂肪酸和残留有机化学物质）通过物理吸附被捕获在碳的孔隙结构中。这些分子扩散到微孔和中孔网络中，并通过范德华力保持在那里。吸附的驱动力是本体液体与碳表面之间的浓度梯度；当有机分子与碳上的活性位点结合时，更多地从液相中扩散。对于二级出水来说，GAC 床的 BOD 减少 60-90% 是典型的情况，具体取决于有机成分和碳剂量或空床接触时间 (EBCT)。
- TSS 去除——物理过滤。 废水中的悬浮固体尺寸范围为 1–100 μm。当水通过粒状碳床时，这些颗粒通过机械应变（对于大于 20 μm 的较大颗粒）和表面接触捕获（对于沿着靠近颗粒表面的流线的较小颗粒）被捕获在碳颗粒之间的间隙空间中。在精心设计的 GAC 过滤器中，可以轻松实现 70-95% 的 TSS 去除率，范围的上限取决于床的深度和过滤速度。
一个重要的操作考虑因素是，随着时间的推移，捕获的 TSS 在床内积聚，增加水头损失，最终需要反冲洗以将积聚的固体冲出碳层。精心设计的三级处理 GAC 系统将包含定期反冲洗周期（通常每 24-72 小时一次，具体取决于固体负载），以保持水力能力，同时保留碳去除 BOD 的吸附功能。
推荐用于去除 BOD/TSS 的活性炭类型
对于市政和工业废水三级处理，活性炭的选择取决于精处理系统的配置和目标出水水质：
颗粒活性炭 (GAC) — 推荐用于连续系统
固定床下流式或上流式柱中的 GAC 是三级 BOD/TSS 精制的标准配置。碳在单个单元操作中提供溶解有机物的吸附和悬浮固体的深度过滤。椰壳基活性炭因其高硬度（≥ 97%）而成为首选，可在反洗循环中抵抗磨损，而且其天然灰分含量低（≤ 5%），可最大程度地减少金属离子浸入处理后的废水中。典型的网孔尺寸为 8×30 或 12×40，平衡过滤效率与水力容量。对于 TSS 负荷适中且反洗频率可控的大型工厂来说，煤基 GAC 是一种更经济的替代方案。
粉状活性炭 (PAC) — 用于批量或季节性抛光
当仅需要定期进行 BOD 抛光（例如，季节性负荷变化）或现有基础设施无法容纳 GAC 塔时，可以将 PAC 直接添加到最终澄清池或接触池中。 PAC 用量通常为 10–100 mg/L，对于具有高可溶性 BOD 组分的废水，需要更高的剂量。然而，PAC 本身并不能去除 TSS，必须与下游澄清或过滤步骤配合使用。
废水精处理 GAC 的典型规格
下表总结了用于 BOD 和 TSS 去除服务的颗粒活性炭的推荐规格：
| 参数 | 椰壳活性炭 | 煤基活性炭 |
|---|---|---|
| 碘值 (毫克/克) | ≥ 1,000 | ≥900 |
| 网目尺寸 | 8×30或12×40 | 8×30或8×40 |
| 有效尺寸 (毫米) | 0.55–0.80 | 0.55–0.95 |
| 均匀系数 | ≤1.9 | ≤2.1 |
| 硬度 (%) | ≥97 | ≥93 |
| 灰分含量 (%) | ≤5 | ≤ 12 |
| 堆积密度 (公斤/米3) | 450–530 | 520–620 |
关键设计和运行参数
GAC 系统去除 BOD 和 TSS 的性能取决于多个设计和操作变量，这些变量必须与特定废水特性和处理目标相匹配：
- 空床接触时间 (EBCT)。 最关键的设计参数。对于 BOD 去除，二级废水精处理通常需要 15-40 分钟的 EBCT。较长的 EBCT 可以更完全地吸附缓慢扩散的有机分子，但需要更大的容器。 TSS 去除对 EBCT 不太敏感，更依赖于床层深度和过滤速度。
- 过滤速度（线性加载速率）。 通常为 5–15 m/h (2–6 gpm/ft2）用于重力流或加压 GAC 过滤器。更高的速度会增加吞吐量，但会降低 TSS 捕获效率并加速水头损失的发展。对于 TSS 主导的应用，建议使用较低的速度 (5–8 m/h)。
- 床层深度。 组合 BOD/TSS 去除至少 1.5–2 米。更深的床层可以提供更长的吸附接触时间和更长的固体保留能力（在需要反洗之前）。单级降流塔的最大实际深度为 3-4 米。
- 反洗频率和强度。 对于充满 TSS 的 GAC 床，通常每 24-72 小时反冲洗一次。以 30–50% 床膨胀（8–15 m/h 水上升速率）反冲洗 10–15 分钟，然后以操作流量进行短暂冲洗。反洗水应采用经过处理的废水或清水，以免再次污染床层。
- 碳的使用寿命。 在三级 BOD/TSS 服务中，GAC 通常持续 12-24 个月，然后可溶性 BOD 的吸附能力就会耗尽，必须更换或重新激活碳。即使在吸附能力耗尽后，TSS 的去除仍会继续，因为颗粒碳继续充当深层过滤介质。
BOD/综合处理方案中的 TSS 去除
活性炭在 BOD/TSS 去除中最常见的配置是作为 第三次抛光步骤 经过二次生物处理后。在此角色中，碳床可处理 10–40 mg/L 的入口 BOD 和 10–60 mg/L 的 TSS，产生的废水 BOD 和 TSS 始终低于 10 mg/L（对于设计良好的系统，通常低于 5 mg/L）。这种质量适合排放到敏感的接收水中，在工业冷却或过程应用中再利用，或馈送到反渗透膜以进行高级水回收。
在某些配置中，粉末状活性炭直接添加到生物处理步骤（PACT 工艺）中，其中碳吸附抑制性有机化合物并增强生物质沉降。这种方法可以改善生物阶段本身的 BOD 去除，但不能取代 TSS 控制的最终精加工步骤的需要。
结论
活性炭是一种经过验证的实用解决方案，可降低废水处理中的 BOD 和 TSS，作为可靠的三级精处理步骤，弥补了生物处理性能与监管排放要求之间的差距。固定床柱中的颗粒活性炭将可溶性有机化合物的吸附与悬浮固体的深度过滤结合在一个单元操作中，提供始终满足最严格的 BOD 和 TSS 排放限制的废水。竹林炭素提供专为废水精处理应用配制的椰壳基和煤基 GAC 牌号，具有高硬度，可实现反冲洗耐久性，适当的网格尺寸可实现水力性能，并具有经过认证的碘和糖蜜值，可实现可预测的有机吸附。请通过下面的查询表联系我们，获取产品数据表、定价，或讨论适合您处理厂特定污水质量目标的最佳碳选择。
