Để giải công thức cơ bản phát sinh phía trên, một giả định rằng tình huống cố định phải được thực hiện. Gỉa định rằng nồng dộ dòng chảy vào là hằng số.
Thực tế, nồng độ dòng chảy vào không phải hằng số mà là biến số. Do đó, đường cong xuyên thấu sẻ không được biểu hiện dạng chữ S hoàn hảo (Hình 20).
Hình 20.Đường cong xuyên thấu đo được trong thực tiển.
Đường đẳng nhiệt Đường hoạt động
Đường màu đỏ : dòng vào Đường màu xanh : dòng ra
47
Nếu nồng độ dòng chảy vào cao, một ;ượng tương đối nhiều chất hữu cơ được hấp phụ bởi vì một lực đẩy lớn. Khi mà, sau đó, một dòng chảy vào nồng độ thấp xảy ra và tải lượng của carbon đả cao rồi, nồng độ bảo hòa có thể gần như tương đường nồng độ dòng chảy vào và sự hấp phụ bị giới hạn.
Trong một số trường hợp cùng cực ngay cả giải hấp phụ ( nồng độ hợp chất hữu cơ trong dòng chảy ra cao hơn dòng vào) có thể xảy ra.
Điều này xảy ra, ví dụ, sau khi khử clo vận chuyển. Trước quá trình khử, THM được khử trong bể lọc và tích tụ trong carbon hoạt tính. Sauk hi khử, THM không còn hình thành và nồng độ dòng chảy vào là bằng 0 (Hình 21). Trong dòng chảy ra cua bể lọc carbon, THM vẫn hiện diện vì sự giải hấp phụ.
Hình 21.Sự giải hấp phụ sau khi khử clo vận chuyển.
Trong thực tế người ta thường kết hợp hấp phụ cùng với lọc để đạt được hiệu quả tối ưu :
Bể lọc lớp lơ lửng
Dùng loại tháp hấp phụ với lớp vật liệu lơ lửng thường cho hiệu suất hấp phụ triệt để hơn là dùng loại tháp hấp phụ với lớp vật liệu cố định.
Lớp lơ lửng này được hình thành khi tăng tốc độ dòng chảy nước thải ở trong tháp theo hướng từ dưới lên tới làm cho các hạt vật liệu chuyển động hỗn loạn và mạnh trong một phạm vi dung tích mà không làm thay đổi chiều cao lớp vật liệu.
Đường màu đỏ : dòng vào Đường màu xanh : dòng ra
48
Một áp dụng đặc biệt của lọc carbon hoạt tính là hệ thống “lọc lớp di chuyển” (Hình 22), nơi mà 2 bể lọc đặt nối tiếp.
Hình 22.Cấu tạo của bể lọc lớp di chuyển.
Sau khi sự xuyên thấu xảy ra ở bể lọc đầu tiên, bể lọc thứ hai sẻ chiệu trách nhiệm lọc, và dòng ra ở bể lọc thứ hai vẩn đạt chuẩn. Thời điểm bể lọc thứ hai bị xuyên thấu, bể thứ nhất đả được tái sinh và nối vào sau bể lọc thứ hai.
Bể lọc sach nhất luôn là bể cuối cùng.
49
Hình 23. Đường cong xuyên thấu cho bể lọc carbon hoạt tính có lớp di chuyển.
Điểm mạnh của việc lấp đặt này là khả năng chứa của bể lọc được tận dụng tốt hơn, dẫn đến thời gian chạy dài hơn.
Bất lợi là lượng tải thủy lực cao của bể và sự phức tạp của hệ thống ống và van khóa.
Hấp phụ với lớp lọc than hoạt tính cố định Than hoạt tính vừa có vai trò lọc, vừa có vai trò hấp phụ Nguyên lý hoạt động:
Khi cho các đợt nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, tốc độ hấp phụ chất bẩn trong các phần của vật liệu lọc giảm dần. Sau một thời gian phần đầu của lớp vật liệu sẽ bão hòa tới trạng thái cân bằng với nồng độ của nước thải và lớp đó không còn tham gia vào quá trình hấp phụ nữa.
Khi đó nước thải đi qua phần này của lớp vật liệu lọc sẽ không thay đổi về nồng độ. ở đây kết thúc giai đoạn đầu quá trình hấp phụ chất bẩn trong nước thải.
Điều kiện để sử dụng tháp hấp phụ với vật liệu lọc cố định là trong nước thải hoàn toàn không có tạp chất lơ lửng, vì nếu có các tạp chất đó sẽ hình thành một lớp bùn làm tăng tổn thất áp lực khi lọc.
50
Nếu trong nước có hàm lượng chất rắn lơ lửng thì nên sử dụng các công trình cơ học trước sẽ tăng hiệu quả hấp phụ sau đó rất nhiều
Hợp lý nhất là cho nước lọc từ dưới tháp lên trên tháp, vì như vậy nước sẽ làm đầy một cách điều hòa toàn bộ tiết diện ngang của tháp và để đẩy các bọt không khí hoặc khí lẫn trong lớp vật liệu lọc.
Tháp lọc với than hoạt tính cố định thường với mục đích thu hồi các vật liệu quí. Sau khi lớp vật liệu hấp phụ bão hòa tức là xuất hiện chất bẩn trong nước lọc thì không cho nước chảy vào nữa, tiếp tục xả hết nước khỏi tháp và tiến hành hoàn nguyên vật liệu hấp phụ.
Dùng một khối gồm nhiều tháp hấp phụ sẽ hợp lý hơn dùng một tháp có chiều cao lớn, đặc biệt nếu nồng độ chất bẩn trong nước rất cao và lớp công tác có chiều cao đáng kể.
Thông thường người ta dùng khối với ba lớp hấp phụ, được lắp đặt với nhau để sao cho hai tháp bất kỳ trong đó làm việc nối tiếp được với nhau, tháp thứ 3 ngắt ra để hoàn nguyên
Hình 24.Bể lọc áp lực bằng thép với carbon hoạt tính.
51
Lọc carbon hoạt tính sinh học.
Các hoạt động sinh học xảy ra trong tất cả các bể lọc carbon. Vi khuẩn phát triển trên carbon sẽ phân hủy chất hữu cơ.
Kể cả với vi khuẩn tiền clo hóa có thể phát triển vì lượng clo tồn động bị hấp phụ bởi carbon hoạt tính.
Khi chất hữu cơ bị tiền oxy hóa bởi ozone ( chất oxy hóa mạnh ), hoạt động sinh học bị kích thích, kết quả là làm tăng thời gian chạy của bể lọc và tăng sự loại bỏ chất hữu cơ.
Điều này được gọi là “ lọc carbon hoạt tính sinh học”( hình 25). Bởi vì sự tăng lên của các hoạt động sinh học trên carbon, DOC sẽ chiếm chổ hấp phụ ít hơn trong carbon. Vì thế, nhiều không gian được chừa lại cho các chất ô nhiễm vi lượng ( bền ). Một vài chất ô nhiễm hữu cơ vi lượng bền như thuốc trừ sâu có thể bị phân hủy hữu cơ ( một phần ) sau khi xảy ra sự ozone hóa. Trong một vài mùa ( ví dụ : mùa hè ), hoạt động sinh học sẽ xảy ra nhiều hơn so với các mùa khác ( ví dụ : mùa đông ).
Hình 25.Sự ảnh hưởng của tiền ozone hóa trong thời gian tiếp xúc yêu cầu.
Do đó, quà trình hấp phụ sẽ là quá trình chủ chốt trong mùa đông. Chất hữu cơ mà bị hấp phụ trong mùa đông sẻ bị phân hủy sinh học từng phần vào mùa hè.
Hiện tượng này gọi là tái sinh sinh học.
: có ozone : không có ozone : đường chuẫn
52
Với lọc carbon hoạt tính sinh học, các chất phân hủy nhanh được hình thành sẽ kích thích phát triễn vi khuẩn.
Sự xuyên thấu của chất tự hủy xem như là AOC phải được tránh đi để ngăn chặn sự tái phát sinh của vi khuẩn trong hệ thống đường ống.
Ngoài ra, vi khuẩn có thể được rửa trôi đi từ carbon và thâm nhập vào dòng ra, vì thế tăng số lượng các quần thể vi khuẩn.
Một bước tiệt trùng với tia UV hoặc clo sẻ được cần thiết.
53