تصفیه فاضلاب سمی

از ستونهای کربن فعال برای تصفیه فاضلاب سمی یا غیر قابل تجزیه بیولوژیکی و نیز بعنوان تصفیه پیشرفته پس از اکسیداسیون بیولوژیکی استفاده می شود. وقتی مواد آلی قابل تجزیه (bod) در پساب وجود داشته باشد، فعالیت بیولوزیکی ، کربن را احیا کرده و بدین طریق ظرفیت ظاهری جذب کربن بالا می رود. فعالیت بیولوزیکی ، می تواند یک پیش برنده یا یک محدود کننده باشد.  وقتی مقدار bod بیش از ۵۰ میلی گرم بر لیتر باشد ، فعالیت بی هوازی در ستون می تواند بوی شدید و فعالیت هوازی گرفتگی ناشی از تولید مواد بیولوزیکی را بدنبال داشته باشد.

برای پساب یک پالایشگاه نفت ، بیشتر فلزات سنگین بوسیله ستون کربن حذف می شود.که در این حذف غلظت کروم به 0.2 میلیگرم به لیتر و مس به 0.03 میلیگرم بر لیترو آهن به 0.3 میلیگرم برلیتر رسیده است. به منظور جلوگیری از کاهش ظرفیت پس از احیا، کربن را قبل از استفاده مجدد باید با اسید شستشو داد.

طراحی سیستم جذب سطحی

در ستون های کربن دانه ای، ظرفیت کربن در نقطه شکست تابعی از پیچیدگی پساب مطابق شکل زیر است.

برای یک ماده آلی تکی مثل دی کلرواتان، شیب منحنی شکست تند بوده بطوریکه  در هنگام شکست ، ستون یسش از ۹۰ درصد اشباع شده است. در عوض یک پساب پتروشیمیایی چند ترکیبی به علت  سرعت های متغیر جذب و واجذب ، شکست تدریجی  دارد. بسته به ماهیت پساب ، یکی از روش چند روش زیر را می توان برا طراحی ستون کربن برای تصفیه فاضلاب سمی به کار برد :

• جریان رو به پایین

که چند بستری ثابت سری می باشد. وقتی ستون آخر به نقطه شکست می رسد ، ستون اول در تعادل با غلظت ورودی C0 است که در این حالت ظرفیت جذب کربن در حداکثر مقدار خود است. بعد از تعویض کربن ستون اول، این ستون، آخرین ستون سری می شود.

• واحد های چندگانه

به صورت موازی عمل کرده و خروجی مخلوط می شود تا کیفیت نهایی مورد نظر بدست آید. خروجی یک ستون که آماده احیا یا تعریض است و COD آن زیاد است با خروجی ستون های تازه دیگر مخلوط می شود تا به کیفیت مطلوب برسد. این حالت بهره برداری برای آب های نسبت ظرفیت در نقطه اشباع حدود ۱ است بهترین کارایی را دارد. در کلرواتان که قبلا به آن اشاره شد ، چنین موردی است.

• جریان رو به بالا

برای مواقعی است که جامدات معلق در ورودی مشاهده شود. یا فعالیت بیولوزیکی در بستر وجود دارد،از بستر های منبسط استفاده می شود.

• جریان غیر همسوی پیوسته

ستون ها یا بستر های پالسی است که کربن مصرف شده از کف (دز تعادل با غلظت حل شونده ورودی) برای احیا فرستاده می شود. چون در این طراحی امکان شستشوی معکوس وجود ندارد ، باید مقدار مواد آلی قابل تجزیه باقی مانده در ورودی خیلی پایین باشد تا گرفتگی ایجاد نشود.  کربن احیا شده و جبرانی از بالای راکتور وارد می شود.

• جریان رو به بالا-رو به پایین

یک سیستم سری دو بستره با جریان غیر همسو است. دو بستر به گونه ای قرار گرفته است که ساختار ثقلی سرباز یک تماس دهنده اولیه با جریان رو به بالا و یک تماس دهنده معنایی با جریان رو پایین باشد. بعد از وقوع شکست، هر دو ستون از خط خارج شده ، ستون رو به بالای مصرف شده احیا می شود و ظرفیت استفاده نشده ستون رو به پایین با تغییر جهت جریان بعنوان راکتور رو به بالا گرفته می شود. در این حال ستون رو به بالا  سابق با کربن احیا شده بعنوان واحد نهایی رو به پایین کار می کند.