活性炭过滤器的预处理是保障其吸附效率、延长滤料使用寿命、避免滤层堵塞或失效的关键环节,核心目的是去除原水中会干扰活性炭性能的杂质(悬浮物、胶体、硬度离子、微生物等)。预处理方法可分为物理预处理、化学预处理和特殊工况预处理三大类,具体如下:
物理预处理主要去除原水中的大颗粒杂质、悬浮物和活性炭自身携带的粉尘,是新装或再生后活性炭投运前的核心步骤。
活性炭滤料的筛分与清洗(装填前预处理)
目的:剔除活性炭运输、储存过程中产生的细碎颗粒、粉尘以及粒径不合格的滤料,保证滤料粒径均匀,避免小颗粒堵塞滤层孔隙或随出水流失。
操作:将活性炭置于筛分设备中,按设计粒径(常用 8-30 目)筛分;随后用清水冲洗滤料,直至冲洗出水清澈无浑浊,去除表面浮尘和易脱落的细粉。
反洗与正洗(装填后投运前预处理)
目的:进一步疏松滤料层,冲掉滤料间隙残留的粉尘和细碎颗粒,避免投运后出现 “水短路” 或滤层堵塞。
操作要点:
反洗:采用滤后水或清水,以 10-15 m/h 的反洗强度冲洗,反洗时间 10-20 min,直至反洗排水清澈无明显悬浮物。注意控制反洗强度,防止活性炭滤料流失。
正洗:反洗结束后,切换为正向进水冲洗,流速 5-8 m/h,时间 5-10 min,直至出水浊度、SDI(污染指数)达到后续工艺进水要求。
原水的预处理过滤(前端预处理)
目的:提前去除原水中的悬浮物、胶体、大颗粒杂质,避免这些物质附着在活性炭表面,堵塞其吸附孔隙。
常用工艺:在活性炭过滤器前端设置石英砂过滤器、多介质过滤器或微滤装置,可将原水浊度降至 5 NTU 以下,满足活性炭过滤器的进水要求。
当原水含有硬度离子、金属氧化物、酸性 / 碱性污染物,或活性炭需要强化特定吸附性能时,需进行化学预处理。
酸处理(去除金属杂质,提升阴离子吸附能力)
适用工况:原水铁、锰、钙、镁等金属离子含量高,或活性炭自身携带较多金属氧化物杂质。
操作:用 5%-10% 的盐酸或硫酸溶液浸泡活性炭滤料,浸泡时间 12-24 h,期间定期搅拌;浸泡完成后,用清水反复冲洗至出水 pH 呈中性(pH 6.5-7.5),防止残留酸液腐蚀后续设备或影响出水水质。
作用:溶解活性炭中的金属氧化物杂质,避免运行过程中金属离子析出形成垢体堵塞滤层;同时可活化活性炭表面的酸性位点,提升对氰化物、硫化物等阴离子污染物的吸附效率。
碱处理(去除酸性杂质,强化有机物吸附)
适用工况:原水含有较多酸性有机物,或活性炭表面附着酸性残留杂质。
操作:用 2%-5% 的氢氧化钠溶液浸泡活性炭滤料,浸泡时间 8-12 h;浸泡后用清水冲洗至出水 pH 接近中性。
作用:中和活性炭表面的酸性基团,改善滤料表面的电荷特性,提高对酚类、有机酸等酸性有机物的吸附能力;同时可去除部分硅、铝等杂质。
灭菌预处理(抑制微生物滋生)
适用工况:原水微生物含量高(如地表水、污水回用场景),防止微生物在活性炭滤层内滋生形成生物膜,堵塞滤料孔隙并导致出水微生物超标。
常用方法:
化学灭菌:投运前用 50-100 mg/L 的次氯酸钠溶液浸泡滤料 2-4 h,之后冲洗至无余氯;
物理灭菌:前端设置紫外线杀菌装置,直接杀灭原水中的细菌、藻类等微生物。
对于高有机物、高硬度、高色度等特殊原水,需增加针对性预处理工艺,提升活性炭的处理效率:
氧化预处理
适用工况:原水含有大分子难降解有机物(如印染废水、化工废水)。
方法:前端投加臭氧、双氧水或高铁酸钾,将大分子有机物氧化分解为小分子易吸附物质,大幅提升活性炭对有机物的吸附容量。
软化预处理
适用工况:原水硬度高(钙、镁离子含量>200 mg/L),防止碳酸盐在活性炭表面结垢。
方法:前端设置钠离子交换软化器,去除原水中的钙镁离子,降低进水硬度至 50 mg/L 以下,避免运行过程中滤层结垢堵塞。
预处理关键注意事项
化学预处理后,必须用清水充分冲洗至出水水质指标(pH、浊度、余氯等)达标,避免化学药剂残留影响后续工艺。
反洗强度需根据活性炭粒径调整,防止滤料流失;反洗周期可根据进水浊度确定,一般 3-7 天反洗一次。