Главная > Статьи > Страница11

Гранульоване активоване вугілля (GAC) широко застосовують для видалення органічних сполук із питної води. Механізм видалення органічних сполук включає як фізичну адсорбцію, так і біодеградацію за допомогою сформованих активних біоплівок. Гетеротрофні бактерії, які «пережили» озонування, накопичуються у фільтрах з GAC і забезпечують «чисте» видалення органічних сполук за рахунок біологічної активності, не задіюючи механізм фізичної адсорбції. Попереднє озонування, не володіючи залишковою бактерицидною дією, значно посилює біологічну активність активованого вугілля, збільшуючи концентрацію біорозкладних та легко асимільованих органічних речовин в обробленій воді.

Біологічна активність гетеротрофних бактерій забезпечує видалення значної частки органічних речовин і окремих неорганічних речовин (наприклад, аміаку, який сприяє біообрастанню), у тому числі після вичерпання здатності вугілля до фізичної адсорбції.

Новий GAC видаляє органічні речовини за рахунок фізичної адсорбції доти, поки бактерії знаходяться у фазі акліматизації. У цей час органічний вуглець поглинається від 40 до 90% . При цьому від 10…20% органічного вуглецю не здатні до адсорбції. Протягом наступного періоду роботи GAC бактерії акліматизовані та процес фізичної сорбції співіснує паралельно з процесом біологічного розкладання органічних речовин. При цьому видалення органічних речовин механізмом адсорбції поступово зменшується через насичення ділянок сорбції і робота активованого вугілля зміщується в наступну фазу — фазу рівноваги процесів. З часом більшість адсорбційної здатності активованого вугілля вичерпується і біологічне окислення органічних речовин стає переважним процесом, здатним видалити від 15 до 40% розчиненого органічного вуглецю. Якщо така ефективність видалення органічних речовин задовольняє цілям водопідготовки, реальний термін служби GAC може бути істотно збільшений.

Попереднє озонування води надає ряд переваг у водопідготовці – дезінфекцію без утворення побічних продуктів, властивих хлоруванню, мікрофлокуляцію, усунення кольоровості, окислення заліза та марганцю, покращення смаку та запаху, підвищення біологічної активності сорбційних фільтрів. Однак озон руйнує макромолекули складних органічних речовин, перетворюючи їх на прості речовини, що легко розкладаються мікроорганізмами. Ці речовини можуть призвести до зростання біологічного забруднення в системі розподілу. Видалення цих біорозкладних органічних речовин за допомогою біологічно посиленого активованого вугілля забезпечується в діапазоні від 50 до 100% з відновленням контролю за вторинним біозабрудненням системи розподілу води. Крім видалення біорозкладних органічних речовин фільтр з активованим вугіллям видаляє побічні продукти озонування (наприклад, альдегіди), бензол, толуол, пестициди (зокрема атразин), феноли. Також біологічна активність здатна підвищити фізичну сорбційну здатність GAC щодо органічних речовин, які повільно розкладаються, за рахунок усунення конкуренції за ділянки сорбції з боку речовин, що швидко розкладаються. Цей ефект отримав назву «ефекту біорегенерації».

Що важливо для ефективної роботи біологічно посиленого гранульованого активованого вугілля?

Час контакту води із шаром (EBCT) 5 — 10 хвилин.

Біологічна маса, що швидко формується і фіксується над шаром, призводить до більш швидкого наростання гідравлічного опору і вимагають високої частоти зворотних промивок, у тому числі для запобігання проникненню біомаси в завантаження і для підтримки низького трофічного рівня в обробленій воді. Видалення біорозкладних органічних речовин безпосередньо після зворотного промивання суттєво знижується, однак, період акліматизації в активованому вугіллі для бактерій дуже короткий і «перекривається» механізмом фізичної адсорбції.

При розгляді процесу біологічної фільтрації враховують ризик потрапляння бактеріальної біомаси до обробленої води. Бактерії, що надходять у потік нижче біологічно посиленого фільтра ВАС, легко інактивуються фоновою пост-дезінфекцією або ультрафіолетовим випромінюванням.

Термін служби фільтра з біологічно посиленим гранульованим активованим вугіллям.

Питання заміни гранульованого активованого вугілля у фільтрі потребує оцінки залишкової адсорбційної здатності. Якщо GAC застосовується для видалення органічних речовин і продуктів окислення орієнтовний термін служби — 1 рік. Якщо GAC застосовується для контролю смаку та запаху води – термін служби може становити 2-5 років. Якщо вода містить синтетичні мікрозабруднювачі, такі як пестициди – термін служби до 2 років. Більш точні терміни заміни може вказати тільки моніторинг концентрацій проскокової цільової забруднюючої речовини. Для роботи фільтра з GAC на другій стадії з якісною вихідною водою без вмісту заліза та завданням зниження невеликого вмісту природних органічних речовин біологічна активність GAC може бути самодостатнім механізмом з мінімальним залученням фізичної сорбції та терміном служби завантаження 2-5 років.

Що потрібно враховувати у виборі GAC?

Загальну адсорбційну здатність GAC, виражену йодним числом.

У момент першого пуску, після протиточної промивки до відновлення біологічної активності, при зміні концентрації біорозкладаються домішок, при видаленні непідданих біорозкладу синтетичних органічних речовин (пестицидів) основним механізмом буде фізична адсорбційна здатність GAC.

Фізичні властивості, виражені насипною щільністю, твердістю, зольністю, стійкістю до стирання.

Насипна щільність визначає вимоги до зворотного промивання та вагу вугілля у перерахунку на одиницю об’єму. GAC з більшою насипною щільністю вимагає більшої швидкості зворотного промивання і забезпечує більш тривалий час роботи фільтра за аналогічної адсорбційної здатності. GAC з більшою твердістю та стійкістю до стирання характеризується меншими втратами вуглецю під час роботи та зворотного промивання. Зольність та зольні мінеральні компоненти визначають якість GAC та здатність до вимивання з вугілля розчинних мінеральних солей.