Коммерческий фильтр с активированным углём — удаление хлора, привкуса и запаха

Активированный уголь — пористый адсорбент, получаемый из каменного угля, кокосовой скорлупы, древесины или ореховой скорлупы. Его внутренняя удельная поверхность очень велика — обычно 500–1,500 m² на грамм — и растворённые молекулы прикрепляются к этой поверхности при прохождении воды через слой. Коммерческий угольный фильтр удаляет свободный хлор, хлорамин (медленнее), соединения, придающие привкус и запах, цветность, гуминовые вещества, некоторые пестициды и растворители, а также озон. Он не удаляет растворённые соли, жёсткость, нитраты, фториды и микроорганизмы.

Угольная фильтрация — ступень полировки и защиты, а не полная обработка. Её ставят после песчаной фильтрации, потому что мутность забивает уголь и сокращает срок его службы, и перед умягчителями, мембранами RO или УФ-установками, поскольку она удаляет окислители, повреждающие эти устройства. На установках питьевой воды она улучшает вкус и удаляет хлор, введённый выше по потоку; в технологической воде защищает мембраны, ионообменную смолу и поверхности из нержавеющей стали.

Уголь не рассчитан на роль механического фильтра. Мутность, ржавчина и осаждённое железо покрывают гранулы и забивают поры, поэтому в большинстве схем перед угольным слоем ставят песчаный фильтр или картридж. Кроме того, после адсорбции органики уголь служит средой для роста бактерий, поэтому обратная промывка, обеззараживание и барьер ниже по потоку входят в схему питьевой воды.

Гранулированный активированный уголь (GAC) находится в сосуде под давлением, и обрабатываемая вода проходит через него. Это стандартный выбор для непрерывного дехлорирования, контроля привкуса и запаха и предподготовки RO, поскольку слой можно промывать обратным током, а уголь заменять независимо от остальной установки. Порошкообразный активированный уголь (PAC) дозируют в воду в виде суспензии, перемешивают и затем удаляют коагуляцией, отстаиванием или фильтрацией.

PAC подходит для сезонных проблем — цветения водорослей, временного ухудшения привкуса — поскольку его вводят только по необходимости и он не требует корпуса. Он менее эффективен в расчёте на килограмм, образует шлам и не регенерируется на месте. Угольные блочные картриджи — третий вариант для малых расходов, установок в точке потребления и полировки после слоя GAC; для крупных установок они непрактичны из-за частоты замены и перепада давления.

Полиамидные мембраны RO повреждаются свободным хлором и другими окислителями. Повреждение необратимо: селективность по соли падает, и элемент приходится заменять. Большинство производителей мембран устанавливают максимум 0.1 ppm свободного хлора на входе, а многие требуют нуля. Угольный фильтр перед RO удаляет хлор из водопроводной воды; дозирование бисульфита натрия — альтернатива там, где уголь неприменим или где присутствует хлорамин в высокой концентрации.

Уголь также защищает RO от органического загрязнения. Гуминовые кислоты, масла и часть поверхностно-активных веществ адсорбируются на поверхности мембраны и повышают перепад давления; их удаление выше по потоку снижает SDI и удлиняет интервалы между промывками. После угля обязателен картриджный фильтр 5 µm для улавливания угольной мелочи. Контролируйте свободный хлор или ORP после угольного слоя, а не перед ним, и заменяйте уголь по проскоку, а не только по фиксированной дате.

Угольные слои работают в широком диапазоне pH, но наиболее эффективно адсорбируют при pH, близком к нейтральному; очень высокий или низкий pH меняет заряд поверхности угля и формы существования загрязнителя. Температура воды влияет на кинетику, и холодной воде нужно больше времени контакта. Мутность должна быть низкой — песчаный фильтр или картридж перед углём является нормой — поскольку частицы покрывают уголь и создают питательную среду для бактерий. Применяются корпуса из нержавеющей стали или FRP с поддерживающим слоем гравия и распределительной системой, исключающей образование каналов.

Проектируйте корпус под расход обратной промывки, а не только под рабочий расход, и оставляйте достаточное свободное пространство над слоем для его расширения. Предусмотрите пробоотборные краны до и после слоя, манометр перепада давления и дренаж, рассчитанный на промывку. При предподготовке RO выход угля следует непрерывно контролировать по свободному хлору или ORP, с сигнализацией и автоматическим остановом при превышении уставки.