污水深度处理活性炭吸附工艺选择

在工业园区污水末端深度处理或提标改造方面，活性炭吸附工艺因为反应机理简单、运维便捷，是很多单位会考虑的解决方案之一。但是，我们发现，不管是污水厂业主，还是第三方运维方，对于活性炭吸附这个看似简单的事儿，也还是有不少疑惑，比如什么情况下选活性炭吸附工艺比较合适，是选颗粒炭还是粉末炭，活性炭什么性能指标跟吸附效果相关，活性炭如何与其他工艺结合，以及饱和活性炭危废问题怎么解决等。

1.什么情况下选活性炭吸附工艺比较合适

一般来说，工业园区污水厂经过几级生化之后仍有难以去除的COD，常见的浓度范围是COD150mg/L-60mg/L，现在需要处理到一级A, COD 50mg/L的比较多, 有的地方更高，要求处理到地表Ⅳ类水, COD 30mg/L。

污水深度处理的常见工艺除了活性炭，还有臭氧(或+BAF)，芬顿等。至于选哪个工艺，通常的做法是通过中试比选，确定哪种或哪几种工艺组合最优。处理效果、稳定性、安全性、经济性以及运维方操作便利性等诸多因素，影响着人们的选择。

根据我们用活性炭吸附的经验，一般来说，如果COD去除目标在20mg/L左右, 比如从COD70mg/L去除到50mg/L、或COD50mg/L去除到30mg/L等，或者目前系统运行介于达标或不达标之间，以上情况选择活性炭吸附工艺比较合适，不但效果可靠，吨水处理成本也适当，而且，最重要的是，运维简单，对运营人员要求不高，不像芬顿工艺那样需要前后调污水pH进行不同反应，以及购买及管理化学品等增加运营管理工作。还有的污水提标对色度、嗅味有要求的，选活性炭就更有不可比拟的优势了。

如果您要去除的COD目标超过20mg/L比较多，比如从COD120mg/L降低到60mg/L，单独用活性炭吸附的话，要么炭吸附饱和比较快，要么炭投加量比较大，吨水运行成本通常会偏高，还是建议您先试试芬顿或臭氧等其他工艺, 运行成本或许会更经济些。也可以前端先用别的工艺，末端再用活性炭作为保安工艺，这种情况也比较多见。

2.选颗粒碳还是粉末碳

确定用活性炭工艺后，选择颗粒炭还是粉末炭，也有很多细节需要注意。

如果考虑活性炭再生利用，我们建议您选颗粒炭，因为颗粒炭再生技术成熟，不管是在污水厂内再生，还是委外再生，可选方案多。

不过，选颗粒炭有个很大的问题，您要规避，就是往往对颗粒炭的吸附效力及饱和周期预估不准。我们有个客户，在上项目之前做测算时，把颗粒碳研磨成粉末后测定活性炭的吸附效力并以此推算炭的饱和周期是9个月，而实际项目运行时，炭投加后（炭没有变）吸附3个月后就饱和了，这是因为颗粒炭磨成粉后比表面积大大增加，吸附效力增强，在活性炭量一定的情况下，推算出的饱和周期长，用得更久；

而实际运行时以颗粒形式发挥吸附功效，吸附效力大打折扣，所以饱和周期比测算的短了很多。这就很麻烦，活性炭饱和周期短了，更换频次高了，就意味着单吨水运营成本成倍超过了预算，导致项目运营严重偏离预期。所以，要准确地估算成本，一定要做颗粒炭实际吸附实验, 实验时间还要足够长，才能估算得准，也才能选出效果及成本合适的炭。

颗粒炭吸附形式，是选构筑物滤池形式还是吸附罐体设备形式（如上图），都可以，主要还是看业主的偏好，运维简单、操作最便利的固定床吸附形式如下图，投资也偏高。

或者是脉动床吸附形式，活性炭有效利用率高，投资性价比适中，但运维简便性比不上固定床形式。

总体投资低的，当属构筑物滤池吸附形式。但不管选什么形式，有一点很重要的，一定要考虑装卸碳的自动便利输送，靠人工装卸炭会非常麻烦，而且会弄得现场很脏。我们见过早期有些活性炭吸附罐靠人力装卸碳的，我们帮他们改成了水力输送方式。

与颗粒炭相比，粉末炭的吸附效力及处理成本估量得通常都比较准，简单的烧杯实验就能基本评估准确。更重要的是，粉末炭吸附设备一次性投资低很多，普通的投加-吸附-沉淀-过滤就可以了。

同时，用粉末炭，一次性备炭的投资也低得多（可能几十吨就够了），运行时根据需要每天投加，水质达标时可以不加，不需要像颗粒炭那样，上项目时必须把吸附设备都填满，采购颗粒炭可能要几百吨，一次性投资比粉末炭高太多。

从单吨水运行成本上来看，如果不考虑再生的话，选粉末炭通常比颗粒炭成本低。因为粉末炭比表面积比颗粒炭大得多，吸附效力高。同时，因为水力穿透有限，颗粒炭还存在表面吸附容量饱和但内核吸附容量浪费的问题，也影响颗粒炭的吸附效果。

不足的是，饱和粉末碳再生技术难度大，可选方案少，这个方面不如颗粒炭。

3.关于选炭的建议

关于选炭，想要跟您分享的是，不管是颗粒炭还是粉末炭，其产品参数指标如碘值、亚兰值等，不一定跟其吸附效果成比例。比如碘值为900的炭，COD吸附效果不一定比碘值为800的炭吸附效果更好；

而产品参数指标相同的炭，吸附效果不一定相同，甚至差别很大。这是因为决定炭吸附效果的，是由炭本身的很多因素决定的，比如基材、工艺等，这些因素并不能完全反映在其产品参数指标上。这就是为什么很多业主在选炭时定了一个参数指标的活性炭，运营时按同样的参数指标采购的另一批次的炭，效果却差别很大，就是这个原因。

所以，建议您每次买炭，要么指定某一个厂家的某一类基材的某型号活性炭，要么每次采购大货前，都让供应商发样品做实验。

另外，有关成本问题，很多人更关心每吨炭价格，但是我们建议您应该更关心每吨水用炭成本。比如我们用粉末炭A，投加量是50ppm，炭价格是7500元/吨，则每吨水用炭成本是0.375元；

粉末炭B, 投加量是70ppm，炭价格是6500元/吨，则每吨水炭成本是0.455元。您看，选用单价高的粉末炭A，吨水炭成本反倒低，而且因为投加量少，产生的污泥量也少，污泥成本也低。