Than hoạt tính: Tính thể tích hấp phụ, EBCT và lượng carbon

Đối tượng đọc: kỹ sư thiết kế trạm xử lý nước thải (sinh hoạt / công nghiệp) cần polishing COD, màu, mùi hoặc trace organics. Thời gian đọc: ~6 phút. Công cụ liên quan: Thiết kế cột than hoạt tính · Cẩm nang thiết kế

Nguyên lý

Nước chảy qua lớp than hoạt tính dạng hạt (granular activated carbon – GAC); chất ô nhiễm hấp phụ trên bề mặt lỗ rỗng. Dùng sau bước sinh học / màng để polishing COD, màu, mùi, hoặc loại trace organics trước màng RO.

Thể tích giường và EBCT

rem = C_in − C_out; mass = Q·rem/1000 (kg/d). Vt = Q/24·EBCT/60 (m³). vv = Vt/n; A = vv/H; dia = √(4A/π); v = (Q/24)/A.

Với Q = 5000 m³/d, C_in = 50 → C_out = 20 mg/L COD, EBCT = 30 min, H = 2,5 m, n = 2 cột: Vt ≈ 104 m³, A ≈ 20,8 m²/cột, ⌀ ≈ 5,1 m, v ≈ 10 m/h. Giới hạn v ≤ 15 m/h.

Lượng carbon và tuổi thọ

mCarbon = Vt·ρ (ρ ≈ 0,45 t/m³); use = mass/cap (cap = suất hấp phụ, kg COD/kg than); cur = use/Q·1000 (g/m³); life = mCarbon·1000/use (ngày). Mất mát cấp bù loss ≈ 7%.

Dải thiết kế điển hình

Khử COD / màu: EBCT 20–40 min, cur 50–250 g/m³, PAC 20–60 mg/L. Trace organics: EBCT 10–20 min, cur 20–80 g/m³. RO pretreatment: EBCT 10–20 min, cur 30–120 g/m³.

5 sai lầm thiết kế

1. v > 15 m/h: EBCT thực tế thấp, than chưa no đã trôi qua.
2. EBCT ngoài dải: COD ra không đạt, tốn than vô ích.
3. Quên PAC: than nghẽn nhanh do cặn keo, tuổi thọ ngắn.
4. Chỉ tính 1 cột: cần ≥2 để thay / rửa khi vận hành.
5. Không tính backwash: rửa ngược cần thể tích = A·v_bw·t_bw.

Kết luận

Cột than hoạt tính: Vt = Q·EBCT/(24·60), A = Vt/(n·H), v = Q/(24·A), cur = mass/(cap·Q)·1000, giữ EBCT và v trong dải, luôn ≥2 cột.