活性碳如何去除 BOD 和 TSS
活性碳透過在填充碳床內同時運作的兩種不同但互補的機制來降低 BOD 和 TSS：
- BOD去除——吸附。 有助於 BOD 的溶解有機化合物（腐殖酸、蛋白質、碳水化合物、脂肪酸和殘留有機化學物質）透過物理吸附被捕獲在碳的孔隙結構中。這些分子擴散到微孔和中孔網絡中，並透過范德華力保持在那裡。吸附的驅動力是本體液體與碳表面之間的濃度梯度；當有機分子與碳上的活性位點結合時，會更多地從液相中擴散。對於二級出水來說，GAC 床的 BOD 減少 60-90% 是典型的情況，取決於有機成分和碳劑量或空床接觸時間 (EBCT)。
- TSS 去除－物理過濾。 廢水中的懸浮固體尺寸範圍為 1–100 μm。當水通過粒狀碳床時，這些顆粒會透過機械應變（對於大於 20 μm 的較大顆粒）和表面接觸捕獲（對於沿著靠近顆粒表面的流線的較小顆粒）被捕獲在碳顆粒之間的間隙空間中。在精心設計的 GAC 過濾器中，可以輕鬆實現 70-95% 的 TSS 去除率，範圍的上限取決於床的深度和過濾速度。
一個重要的操作考慮因素是，隨著時間的推移，捕獲的 TSS 在床內積聚，增加水頭損失，最終需要反沖洗以將積聚的固體沖出碳層。精心設計的三級處理 GAC 系統將包含定期反沖洗週期（通常每 24-72 小時一次，取決於固體負載），以保持水力能力，同時保留碳去除 BOD 的吸附功能。
建議用於去除 BOD/TSS 的活性碳類型
對於市政和工業廢水三級處理，活性碳的選擇取決於精處理系統的配置和目標出水水質：
顆粒活性碳 (GAC) — 推薦用於連續系統
固定床下流式或上流式管柱中的 GAC 是三級 BOD/TSS 精製的標準配備。碳在單一單元操作中提供溶解有機物的吸附和懸浮固體的深度過濾。椰殼基活性碳因其高硬度（≥ 97%）而成為首選，可在反洗循環中抵抗磨損，且其天然灰分含量低（≤ 5%），可最大程度地減少金屬離子浸入處理後的廢水中。典型的網孔尺寸為 8×30 或 12×40，平衡過濾效率與水力容量。對於 TSS 負荷適中且反洗頻率可控的大型工廠來說，煤基 GAC 是一種更經濟的替代方案。
粉狀活性碳 (PAC) — 用於批量或季節性拋光
當僅需要定期進行 BOD 拋光（例如，季節性負荷變化）或現有基礎設施無法容納 GAC 塔時，可以將 PAC 直接添加到最終澄清池或接觸池中。 PAC 用量通常為 10–100 mg/L，對於具有高可溶性 BOD 組分的廢水，需要更高的劑量。然而，PAC 本身並不能去除 TSS，必須與下游澄清或過濾步驟一起使用。
廢水精處理 GAC 的典型規格
下表總結了用於 BOD 和 TSS 去除服務的顆粒活性碳的建議規格：
| 參數 | 椰殼活性碳 | 煤基活性碳 |
|---|---|---|
| 碘值 (毫克/克) | ≥ 1,000 | ≥900 |
| 網目尺寸 | 8×30或12×40 | 8×30或8×40 |
| 有效尺寸 (毫米) | 0.55–0.80 | 0.55–0.95 |
| 均勻係數 | ≤1.9 | ≤2.1 |
| 硬度 (%) | ≥97 | ≥93 |
| 灰分含量 (%) | ≤5 | ≤ 12 |
| 堆積密度 (公斤/米3) | 450–530 | 520–620 |
關鍵設計和運行參數
GAC 系統去除 BOD 和 TSS 的性能取決於多個設計和操作變量，這些變量必須與特定廢水特性和處理目標相符：
- 空床接觸時間 (EBCT)。 最關鍵的設計參數。對於 BOD 移除，二級廢水精處理通常需要 15-40 分鐘的 EBCT。較長的 EBCT 可以更完全吸附緩慢擴散的有機分子，但需要更大的容器。 TSS 去除對 EBCT 較不敏感，更依賴床層深度和過濾速度。
- 過濾速度（線性加載速率）。 通常為 5–15 m/h (2–6 gpm/ft2）用於重力流或加壓 GAC 過濾器。更高的速度會增加吞吐量，但會降低 TSS 捕獲效率並加速水頭損失的發展。對於 TSS 主導的應用，建議使用較低的速度 (5–8 m/h)。
- 床層深度。 組合 BOD/TSS 去除至少 1.5–2 公尺。較深的床層可以提供更長的吸附接觸時間和更長的固體保留能力（在需要反洗之前）。單級降流塔的最大實際深度為 3-4 公尺。
- 反洗頻率和強度。 對於充滿 TSS 的 GAC 床，通常每 24-72 小時反沖洗一次。以 30–50% 床膨脹（8–15 m/h 水上升速率）反沖洗 10–15 分鐘，然後以操作流量進行短暫沖洗。反洗水應採用經過處理的廢水或清水，以免再次污染床層。
- 碳的使用壽命。 在三級 BOD/TSS 服務中，GAC 通常持續 12-24 個月，然後可溶性 BOD 的吸附能力就會耗盡，必須更換或重新活化碳。即使在吸附能力耗儘後，TSS 的去除仍會持續，因為顆粒碳繼續充當深層過濾介質。
BOD/綜合處理方案中的 TSS 去除
活性碳在 BOD/TSS 去除中最常見的配置是作為第三次拋光步驟 經過二次生物處理後。在此角色中，碳床可處理 10–40 mg/L 的入口 BOD 和 10–60 mg/L 的 TSS，產生的廢水 BOD 和 TSS 始終低於 10 mg/L（對於設計良好的系統，通常低於 5 mg/L）。這種品質適合排放到敏感的接收水中，在工業冷卻或製程應用中再利用，或饋送到逆滲透膜以進行高級水回收。
在某些配置中，粉末狀活性碳直接添加到生物處理步驟（PACT 製程）中，其中碳吸附抑制性有機化合物並增強生物質沉降。這種方法可以改善生物階段本身的 BOD 去除，但不能取代 TSS 控制的最終精加工步驟的需要。
結論
活性碳是一種經過驗證的實用解決方案，可降低廢水處理中的 BOD 和 TSS，作為可靠的三級精處理步驟，彌補了生物處理性能與監管排放要求之間的差距。固定床柱中的顆粒活性碳將可溶性有機化合物的吸附與懸浮固體的深度過濾結合在一個單元操作中，提供始終滿足最嚴格的 BOD 和 TSS 排放限制的廢水。竹林炭素提供專為廢水精處理應用配製的椰殼基和煤基 GAC 牌號，具有高硬度，可實現反沖洗耐久性，適當的網格尺寸可實現水力性能，並具有經過認證的碘和糖蜜值，可實現可預測的有機吸附。請透過下面的查詢表格聯絡我們，取得產品資料表、定價，或討論適合您處理廠特定污水品質目標的最佳碳選擇。
