جذب سطحی کربن

جذب سطحی کربن ، یک روش پیشرفته تصفیه فاضلاب است که برای جداسازی ترکیبات آلی دیرگداز و نیز مقادیر باقیمانده ی ترکیبات غیرآلی مانند نیتروژن، سولفیدها و فلزات سنگین به کار می رود. برای جداسازی مواد آلی محلول همراه با مواد جامد معلق موجود در پساب خروجی ثانویه عموما در بالادست تماس دهنده های کربن فعال از صافی های دارای محیط دانه ای استفاده می شود. وقتی غلظت مواد جامد معلق در فاضلاب ورودی بالا باشد (بیش از mg/L 20) بر روی دانه های کربن رسوب هایی می نشیند که منجر به افت فشار، کانالیزه شدن یا انسداد جریان و افت ظرفیت جذب سطحی می شود.

اگر جداسازی مواد آلی محلول در سطح بالایی ادامه نیابد، شاید باززایی کربن به دفعات بیشتر ضرورت یابد. ناهمگونی در Ph، دما و آهنگ جریان می تواند بر عملکرد تماس دهنده های کربنی اثر بگذارد.

در این فرایند هم از کربن دانه ای و هم از کربن پودری استفاده می شود و بنظر می رسد که این مواد تمایل کمی به جذب انواع مواد آلی قطبی با وزن مولکولی پایین دارند. اگر فعالیت زیست شناختی در تماس دهنده ی کربنی یا دیگر فرایندهای واحد زیستی پایین باشد، جداسازی این مواد با کربن فعال دشوار می شود. در شرایط عادی، پس از تصفیه با کربن، BOD پساب خروجی در گستره ی 2 تا mg/L 7 و COD پساب خروجی در گستره ی 10 تا mg/L 20 است. در شرایط بهینه، بنظر می رسد COD پساب خروجی را بتوان تا حدود mg/L 10 کاهش داد.

انواع تماس دهنده کربنی

برای تصفیه پیشرفته فاضلاب از چندین نوع تماس دهنده کربن فعال استفاده می شود. سیستم های نمونه وار یا فشاری هستند و یا گرانشی و از نوع جریان بالارو-ناهمسو با بسترهای آکنده یا گسترده کربن هستند و یا می توان آن ها را بصورت واحدهای بستر ثابت با جریان پایین رو یا بالارو با دو یا سه ستون متوالی بکار گرفت.

ستونهای جریان بالارو :

ستونهای جریان بالارو بگونه ای آرایش می یابند که در آنها مایع از قاعده ی ستون به طرف بالا حرکت می کند. درحالیکه کربن مواد را جذب می کند، چگالی ظاهری ذرات کربن افزایش می یابد و مهاجرت دانه های سنگین یا بیشتر مصرف شده ی کربن را به سوی پایین موجب می شود. ممکن است در پساب خروجی ستونهای جریان بالارو مقدار دانه های ریز کربن، نسبت به ستونهای جریان پایین رو بیشتر باشد زیرا جریان بالارو اغلب کربن را فشرده نمی کند بلکه آن را گسترده می کند. درنتیجه گسترده شدن بستر ذرات ریزی تشکیل می شود (چون ذرات کربن با یکدیگر برخورد می کنند) و امکان فرار این ذرات را، از میان راههای عبوری که با گسترده شدن بستر ایجاد شده است، فراهم می کند.

ستونهای جریان پایین رو

ستونهای جریان پایین رو معمولا از دو یا سه ستون تشکیل شده اند که بطور متوالی کار می کنند. مزیت طرح جریان پایین رو این است که جذب سطحی مواد آلی و صاف کردن مواد جامد معلق در یک مرحله انجام می شود، صافیهایی با جریان پایین رو ممکن است به سبب تجمع مواد معلق بر روی سطح تماس دهنده، به دفعات بیشتری به پس شویی نیاز داشته باشند. انسداد حفره های بین دانه ای کربن نیز موجب جداسازی پیش رس کربن برای باززایی می شود و در نتیجه عمر مفید کربن را کاهش میدهد. محیط های نگه دارنده تماس دهنده های با جریان پایین رو از ماسه و شنی تشکیل می شود که بر روی صافی قرار گرفته است.

بسترهای ثابت

درتماس دهنده ی بستر ثابت، مانند حالت جریان پایین رو، کربن ثابت می ماند. بسترهای ثابت ذرات جامد را جدا میکنند و برای دفع ذرات جامد تجمع یافته باید پس شویی شوند. معمولا در بسترهای ثابت برای کاهش احتمال تجمع ذرات جامد در ته بستر، که جداسازی آنها در آنجا از طریق پس شویی مشکل است، از جریان پایین رو استفاده می کنند.

بسترهای گسترده

پس از ستون با جریان بالارو بستر متحرک یا تپنده ابداع شد. در این روش، فاضلاب از میان یک بستر کربنثابت نزولی به طرف بالا حرکت می کند. وقتی ظرفیت جذب سطحی کربن انتهای بستر کربن به اتمام برسد، بخش انتهایی کربن را خارج می کنند و به همان مقدار کربن باززایی شده و یا کربن بکر به بالای ستون اضافه می کنند. چون این نوع تماس دهنده را نمی توان پس شویی کرد، مقدار مواد آلی باقیمانده در فاضلاب ورودی به آن باید خیلی کم باشد تا گرفتگی ایجاد نشود.

تعیین اندازه تماس دهنده کربنی

اندازه تماس دهنده کربن براساس چهار عامل تعیین می شود: زمان تماس، آهنگ بارگذاری هیدرولیکی، عمق لایه ی کربن و تعداد تماس دهنده ها. اطلاعات نمونه وار طراحی برای سه عامل در جدول زیر آمده است، توصیه می شود که حداقل دو تماس دهنده ی کربنی بصورت موازی طراحی شوند، وقتی چند واحد در اختیار داشته باشیم نگهداشتن یک یا چند واحد در حالت بهره برداری و تعطیل یک واحد بمنظور خارج سازی و باززایی کربن مصرف شده یا تعمیر و نگه داری امکان پذیر می شود.