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传质区间
活性炭滤床深度一般为3至10英尺,设有几层活性炭,其中尺寸较小的颗粒位于滤床上方,大的颗粒位于底部。
吸附过程中在活性炭层中有一段特殊的位置,活性炭对污染物的吸附集中发生在该段中,该段前端(相对于水流方向)的活性炭可以看作未吸附的炭,而后端的活性炭都可看作饱和的炭。该段活性炭则被称为吸附带 (Mass transfer zone-MTZ)。在吸附带中,活性炭的饱和程度从0到*。
当吸附装置开始过滤时,吸附带处于活性炭层上部;当表层吸附饱和后,吸附带逐渐下移;当吸附带移至活性炭层下沿时,出水浓度急剧增大,出水浓度增大到预定值时,炭层穿透。由于吸附带中炭不能被全部利用,所以吸附带的长度将影响整个活性炭层的使用率。吸附速度越快、吸附带的长度越短、活性炭层的利用率越高。

对滤床进行采样时,应该在上、中、下三个区间设计采样点。这样才能准确地估算吸附带的实时位置和整个滤床的剩余使用时间。
性能大化
为了改善性能和降低成本,串联式的多滤床是典型的配置方法。毕竟大家的终目前都是用低的成本交付的饮用水。这种前后式串联确保前段滤床都会*使用,后段的模块可以用作对出水的进一步优化,例如去除一些微量污染物等。整体上,这样只需对前段的模块做更换,延长后段模块的使用寿命,在一定程度上减低维护成本。

废旧活性炭处理
活性炭总会饱和,不可能一直用下去。无论是新的原始活性炭或再生回用的活性炭,它需要定期的更换。另外碳孔的分布是不均匀的,吸附能量有强弱之分,像上图几种不同材料做成的活性炭的碳石墨片那样,间距越小的碳片可以提供更高的吸附势能。再生活性炭的性能经过几次循环回用之后,吸附功效会逐渐减弱,终还是需要使用新的未用过的活性炭来代替。
当然,有些时候通过热再生来扩大孔径分布是有好处的,例如对于那些较大分子和较高分子量的吸附对象。 然而,像三卤甲烷这种有水溶性的、低分子量的微量污染物,可能不易被吸附;另一方面,这些再生活性炭产生的吸附带更长。
因此,如果要对活性炭在污水厂的使用做进一步的讨论的话,我们需要探讨相应的测试方法,来帮助水厂运行人员为其具体的应用情景选择*的配置方案,并对活性炭的功效和生命周期做评估。
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