Filtre de tractament d'aigües residuals

Durant milers d'anys, la filtració s'ha utilitzat per reduir el nivell de brutícia, òxid, matèria en suspensió i altres impureses de l'aigua. Això s'aconsegueix fent passar l'aigua bruta d'entrada (influent) a través d'un medi filtrant. A mesura que l'aigua passa pel medi, les impureses es mantenen al material del medi de filtre. Depenent de les impureses i del medi, diversos mecanismes físics i químics diferents són actius en l'eliminació i són responsables de l'eliminació d'impureses de l'aigua. Alguns dels equips utilitzats per emprar aquests mecanismes han canviat dràsticament al llarg del temps.

Els mecanismes físics i químics fonamentals que es produeixen durant la filtració s'han entès millor amb els anys. Aquests avenços han permès als especialistes en tractament d'aigües optimitzar l'eliminació d'impureses de l'aigua. Els sistemes de filtració eliminen les partícules i, a causa de la gran superfície del medi filtrant, també es poden utilitzar per impulsar reaccions químiques que resulten en l'eliminació de diversos contaminants.

Principis d'adsorció:

"Adsorció" és un dels termes més utilitzats però menys entès en les discussions sobre filtració. L'adsorció es refereix a l'eliminació d'una impuresa d'un líquid a la superfície d'un sòlid. Una partícula en suspensió nascuda a l'aigua s'adhereix a una superfície sòlida quan es produeix l'adsorció. L'adsorció és l'adhesió d'àtoms, ions o molècules d'un gas, líquid o sòlid a una superfície. En el cas de la filtració d'aigua, les partícules sòlides en suspensió presents al líquid s'adheriran a la superfície sòlida del medi.

L'adsorció difereix de l'oclusió en què les partícules ocluïdes s'eliminen d'un flux de procés perquè ho són, on l'oclusió és el resultat de les partícules massa grans per passar per una restricció física en el medi. En la majoria dels casos, les partícules adsorbides es veuen afectades per interaccions químiques febles que els permeten adherir-se a la superfície d'un sòlid. Les partícules adsorbides s'adhereixen a la superfície d'un medi determinat, convertint-se en una pel·lícula de part del sòlid feblement subjectada. Les molècules d'impureses es mantenen dins de l'estructura interna del porus del carboni per atracció electrostàtica (forces de Van der Waals) també coneguda com a quimisorció.

En la majoria de les aplicacions, el carbó activat elimina les impureses dels fluids, vapors o gasos per adsorció, que és un fenomen superficial que provoca l'acumulació de molècules dins dels porus interns d'un carbó actiu. Això es produeix en porus una mica més grans que les molècules que s'estan adsorbint, per això és molt important fer coincidir la mida dels porus del medi de carbó actiu amb les partícules de molècules que s'està intentant adsorbir. AES té una àmplia experiència en la selecció dels mitjans de carboni adequats per a la vostra aplicació.

El carbó activat granular s'utilitza principalment en llits de filtre fixos. Alguns dels aspectes importants que cal tenir en compte són el temps de contacte requerit, el dimensionament dels recipients de filtració, les instal·lacions d'ompliment i buidatge i les mesures de seguretat. A més, una consideració crucial pel que fa al GAC es refereix a la possible regeneració, in situ o fora del lloc. Normalment a instal·lacions molt grans és possible fer regeneració in situ, mentre que a instal·lacions petites no és viable fer regeneració. El mètode de regeneració de carbó activat més comú és l'activació tèrmica. Això es realitza en tres grans passos, començant per l'assecat, després l'escalfament i, finalment, la gasificació orgànica residual per gas oxidant (vapor o diòxid de carboni). Normalment, substituir el llit de carboni resulta més barat, ja que els principals fabricants de carboni són a Europa.

És un mite que el carbó activat es pot regenerar mitjançant un simple rentat a contracor. El rentat a contracor només elimina el material atrapat i reclassifica el llit filtrant. El carbó activat té una certa vida després de la qual no pot eliminar les impureses i, per tant, cal reemplaçar-lo.

El carbó actiu és un adsorbent carbònic amb una alta porositat interna i, per tant, una gran superfície interna. Els graus comercials de carbó actiu tenen una superfície interna de 500 a 1500 m2/g. Relacionat amb el tipus d'aplicació, tres gransexisteixen grups:

Carbó actiu en pols; mida de partícula 1-150 μm
Carbó actiu granular, mida de partícula 0.5-4 mm
Carbó actiu extruït, mida de partícula 0.8-4 mm
Un carbó actiu adequat té una sèrie de característiques úniques: com ara una gran superfície interna, propietats químiques dedicades (de superfície) i una bona accessibilitat dels porus interns. La distribució de la mida dels porus és molt important per a l'aplicació pràctica; el millor ajust depèn de les molècules a atrapar, de la fase (gas, líquid) i de les condicions de tractament.

L'estructura de porus desitjada d'un producte de carbó activat s'aconsegueix combinant la matèria primera i les condicions d'activació adequades.

Les característiques físiques i químiques d'un carbó actiu poden influir fortament en la seva idoneïtat per a una aplicació determinada, i hi ha una sèrie de proves diferents que ajuden a predir la capacitat d'un carbó de funcionar. La prova del nombre de iode normalment pot predir l'eficàcia quan s'han d'adsorbir molècules molt petites com el clor lliure. El valor de taní i el nombre de melassa o l'eficiència de decoloració de la melassa són més apropiats en els paràmetres de prova de laboratori per a molècules de mida mitjana i gran o quan hi ha molècules petites amb molècules més grans. En aplicacions on hi ha una gran varietat d'impureses a eliminar, el millor tipus de carbó actiu no es determina tan fàcilment. Quan les impureses varien de mida molt petita a molt gran, les molècules grans sovint obstrueixen els porus petits, fent-los inaccessibles per a altres molècules.

Com s'ha vist anteriorment, el filtre de carbó activat fa ús de l'adsorció per eliminar determinades impureses com el clor lliure, l'eliminació d'olors o els productes orgànics, etc. amb porus petits i de baix volum que augmenten la superfície disponible per a l'adsorció o les reaccions químiques.

A causa del seu alt grau de microporositat, només un gram de carbó actiu té una superfície superior a 500 m2, tal com es determina per les isotermes d'adsorció de diòxid de carboni a l'habitació o 0,0 graus. temperatura. Un nivell d'activació suficient per a una aplicació útil només es pot aconseguir des d'una gran superfície; tanmateix, un tractament químic addicional sovint millora les propietats d'adsorció.

Aplicacions:

Hi ha moltes aplicacions per a filtres de carbó activat. A continuació s'enumeren només alguns dels més importants i comuns.

Eliminació lliure de clor
Eliminació de matèria orgànica
Eliminació d'olors
Eliminació de bromat (després de l'ozonització del permeat SWRO)
Decoloració del sucre fos (fabricació de sucre blanc)
Decoloració de la melassa
Purificació de l'aire
Portador de catalitzadors
Purificació de gasos de combustió (eliminació de dioxines i mercuri)