砂滤、碳滤的必要性

1、砂滤、碳滤的作用及作用原理 石英沙过滤设备是利用石英沙作为过滤介质， 在一定的压力下，把浊度较高 的水通过一定厚度的粒状或非粒的石英沙过滤，有效的截留除去水中的悬浮物、 有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子等，使水澄清的水处理 装置。 活性炭过滤器是将水中悬浮状态的污染物进行截留的过程， 被截留的悬浮物 充塞于活性炭间的空隙。滤层孔隙尺度以及孔隙率的大小，随活性炭料粒度的加 大而增大。即活性炭粒度越粗，可容纳悬浮物的空间越大。其表现为过滤能力增 强，纳污能力增加，截污量增大。同时，活性炭滤层孔隙越大，水中悬浮物越能 被更深地输送至下一层活性炭滤层，在有足够保护厚度的条件下，悬浮物可以更 多地被截留，使中下层滤层更好地发挥截留作用，机组截污量增加。 从严格的理论上讲， 活性炭所具有的对悬浮物的截留能力来自活性炭所提供 的表面积。流速低时，机组的过滤能力主要地来自活性炭的筛除作用，而流速快 时， 过滤能力来自活性炭颗粒表面的吸附作用，在过滤过程中活性炭所提供的颗 粒表面积越大，对水中悬浮物的附着力越强。 根据吸附过程中， 活性炭分子和污染物分子之间作用力的不同，可将吸附分 为两大类：物理吸附和化学吸附(又称活性吸附)。在吸附过程中，当活性炭分子 和污染物分子之间的作用力是范德华力(或静电引力)时称为物理吸附；当活性炭 分子和污染物分子之间的作用力是化学键时称为化学吸附。 物理吸附的吸附强度 主要与活性炭的物理性质有关，与活性炭的化学性质基本无关。由于范德华力较 弱，对污染物分子的结构影响不大，这种力与分子间内聚力一样，故可把物理吸 附类比为凝聚现象。物理吸附时污染物的化学性质仍然保持不变。 由于化学键强，对污染物分子的结构影响较大，故可把化学吸附看做化学反应， 是污染物与活性炭间化学作用的结果。化学吸附一般包含电子对共享或电子转 移，而不是简单的微扰或弱极化作用，是不可逆的化学反应过程。物理吸附和化 学吸附的根本区别在于产生吸附键的作用力。 吸附过程是污染物分子被吸附到固体表面的过程，分子的自由能会降低， 因此， 吸附过程是放热过程， 所放出的热称为该污染物在此固体表面上的吸附热。 由于物理吸附和化学吸附的作用力不同， 它们在吸附热、 吸附速率、 吸附活化能、 吸附温度、选择性、吸附层数和吸附光谱等方面表现出一定的差异。 活性炭吸附技术在国内用于医药、化工和食品等工业的精制和脱色已有多年历 史。70 年代开始用于工业废水处理。生产实践表明，活性炭对水中微量有机污 染物具有卓越的吸附性，它对纺织印染、染料化工、食品加工和有机化工等工业 废水都有良好的吸附效果。一般情况下，对废水中以BOD、COD 等综合指标表 示的有机物，如合成染料、表面性剂、酚类、苯类、有机氯、农药和石油化工产 品等，都有独特的去除能力。所以，活性炭吸附法已逐步成为工业废水二级或三 级处理的主要方法之一。 吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的缓慢作用过程。 吸附是一种界面 现象，其与表面张力、表面能的变化有关。引起吸附的推动能力有两种，一种是 溶剂水对疏水物质的排斥力，另一种是固体对溶质的亲和吸引力。废水处理中的 吸附， 多数是这两种力综合作用的结果。活性炭的比表面积和孔隙结构直接影响 其吸附能力，在选择活性炭时，应根据废水的水质通过试验确定。对印染废水宜 选择过渡孔发达的炭种。此外，灰分也有影响，灰分愈小，吸附性能愈好；吸附 质分子的大小与炭孔隙直径愈接近，愈容易被吸附；吸附质浓度对活性炭吸附量 也有影响。在一定浓度范围内，吸附量是随吸附质浓度的增大而增加的。另外， 水温和 pH 值也有影响。吸附量随水温的升高而减少，随 pH 值的降低而增大。 故低水温、低 pH 值有利于活性炭的吸附。 2、砂滤、碳滤的必要性 （1）砂滤、碳滤设计依据 根据《室外给水设计规范》 GB50013-2006 中规定，水在石英砂、活性炭滤 料中的过滤速度设计为 8~10m/h，本项目中设计污水处理能力为 700t/d，设计流 量为 30m3/h，砂滤罐、碳滤罐的直径 D，则有： π×（D/2）2×（8~10）=30 D=1.95~2.19m 在方案中砂滤罐、碳滤罐的设计直径 D 取 2m，取值负荷设计规范，罐体内 填料填充高度为 1.2m，然后根据罐体生产厂家提供的罐体规格尺寸，配套直径 2m 的罐体高度为 2.4m，净高为 2.1m 满足设计需要。 （2）砂滤、碳滤的必要性 在本项目的污水处理工艺中，污水经过物化预处理、生化处理与末端的砂 滤、 碳滤来确保污水经过处理达标。污水处理方案中有污水处理工艺各个处理单 元对污染物的预计处理效果分析表， 污水处理站建设的目的是为了使厂区内产生的污水经过处理后确保能够达 标排放标准。在本项目污水处理的工艺中，砂滤、碳滤的主要作用就是去除污水 中的悬浮物、有机物（COD） 、微生物、氯、嗅味等。污水处理方案中有污水处 理单元对污染物预计处理效果的详细说明，经过物化、生化后污水进入砂滤、碳 滤来确保污水处理出水一定达到排放标准。 同时根据环评批复的要求，污水出水 水质指标要求比较高， 生化处理通过自然沉降进行泥水分离的出水不能确保出水 中各项指标达到标准，只有通过砂滤、碳滤的吸附生化处理后出水中的 SS、有 机污染物等才能确保出水达标。