GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

1/12

CHEMVIRON CARBON

Chemviron Carbon jest europejsk¹ ga³êzi¹ Calgon Carbon Corporation, œwiatowego lidera w produkcji granulowanych wêgli aktywnych (GWA). Chemviron

Carbon jest pionierem rozwoju stosowania GWA w procesach uzdatniania wody pitnej pocz¹wszy od konwersji filtrów piaskowych na GWA w celu

usuwania smaku i zapachu, a skoñczywszy na najnowszej technologii wprowadzania przek³adki z GWA (technologia GAC Sandwich) w powolnych filtrach

piaskowych. Ponadto Chemviron Carbon jest twórc¹ procesu reaktywacji prowadzonego w du¿ej skali, co pozwala nam zaproponowaæ kompleksow¹

obs³ugê naszych klientów.

Od przesz³o 30 lat granulowany wêgiel aktywny jest u¿ywany w Europie jako typowa technologia w uzdatnianiu wód powierzchniowych stanowi¹cych Ÿród³o

wody pitnej.

Rodzina wêgli Chemviron Carbon Filtrasorb

®

, wytwarzanych z wêgli kamiennych, zosta³a uznana jako standardowy GWA stosowany w przygotowywaniu

wody pitnej. Obecnie ponad 1 000 zak³adów wodoci¹gowych w Europie, USA i Azji u¿ywa GWA Chemviron Carbon.

Chemviron Carbon ........................................................................................1/12

Wêgiel aktywny ............................................................................................2/12

W³aœciwoœci i kryteria doboru ........................................................................2/12

Usuwanie zanieczyszczeñ organicznych..........................................................4/12

Usuwanie smaku i zapachu............................................................................5/12

Usuwanie pestycydów....................................................................................5/12

Usuwanie chlorowcopochodnych wêglowodorów ............................................6/12

Inne zastosowania ........................................................................................6/12

Konwersja filtrów piaskowych........................................................................6/12

Filtry z przek³adk¹ wêglow¹ (Sandwich)........................................................7/12

Granulowany Wêgiel Aktywny i ozon ............................................................7/12

Pylisty wêgiel aktywny..................................................................................8/12

Systemy adsorpcji..........................................................................................8/12

Dostawy GWA i wype³nianie nim z³ó¿ ............................................................9/12

Reaktywacja ..............................................................................................10/12

Pozosta³e zastosowania wêgli aktywnych

12/12

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

W UZDATNIANIU WODY PITNEJ

SPIS TREŒCI:

2/12

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

Wêgiel aktywny

Wêgiel aktywny jest materia³em porowatym,

którego strukturê tworzy zbiór przypadkowo

u³o¿onych grafitowych p³ytek. Wytwarza siê go

z ró¿nych surowców: wêgla kamiennego, torfu,

drewna i ³upin orzecha kokosowego. Wiêkszoœæ

wêgli u¿ywanych w uzdatnianiu wody pitnej

produkuje siê z wêgla kamiennego. Grafitowe

p³ytki posiadaj¹ bardzo du¿¹ powierzchniê, co

zapewnia doskona³e mo¿liwoœci adsorpcji

zanieczyszczeñ organicznych, które s¹ usuwane

z roztworów i " uwiêzione" si³ami adsorpcji na

wewnêtrznej powierzchni wêgla aktywnego.

Adsorpcja

Podatnoœæ moleku³ organicznych na

zaadsorbowanie wzrasta wraz z ich ciê¿arem

molekularnym, a maleje wraz z ich

rozpuszczalnoœci¹ i polaryzacj¹. Oznacza to na

przyk³ad, ¿e cz¹steczka etanolu o ma³ym ciê¿arze

molekularnym i wysokiej rozpuszczalnoœci w

wodzie jest s³abo adsorbowalna. Natomiast

cz¹steczki o niskiej rozpuszczalnoœci i du¿ym

ciê¿arze molekularnym, jakimi s¹ pestycydy,

adsorbuj¹ siê bardzo dobrze.

Formy wêgli aktywnych

Wêgle aktywne wystêpuj¹ w trzech podstawowych

formach: granulowanej (GWA), formowanej

i pylistej (PWA). Wêgle granulowane

wykorzystywane s¹ w stacjach uzdatniania wody

pitnej wype³niaj¹c z³o¿a filtrów o konstrukcji

betonowej lub stalowej. Woda przep³ywaj¹c przez

wêgiel wype³niaj¹cy adsorber zostaje oczyszczona

poprzez zaadsorbowanie wystêpuj¹cych w niej

zwi¹zków organicznych. Po wyczerpaniu siê z³o¿a,

GWA jest wybierany i poddawany odnowie

w procesie reaktywacji. Wêgle pyliste s¹ stosowane

w odmienny sposób. Dodaje siê je do uzdatnianej

wody, miesza z ni¹, a nastêpnie usuwa w procesie

osadzania lub filtracji.

W³aœciwoœci

i kryteria doboru

Istnieje szereg kryteriów, które nale¿y rozpatrzyæ

dobieraj¹c GWA.

1 Zdolnoœc do adsorpcji

Wêgle granulowane stosowane do oczyszczania

wody pitnej musz¹ siê charakteryzowaæ tak¹

struktur¹ porów, która umo¿liwia adsorpcjê

szerokiej gamy zwi¹zków organicznych, w tym

specyficznych mikrozanieczyszczeñ i organicznych

zwi¹zków naturalnie wystêpuj¹cych w wodzie. GWA

musi posiadaæ tak¿e wystarczaj¹c¹ iloœæ porów

"transportowych" umo¿liwiaj¹cych przedostanie siê

Pylisty wêgiel aktywny

Formowany wêgiel aktywny

Granulowany wêgiel aktywny

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

3/12

moleku³ do strefy adsorpcji. "Pojemnoœæ"

adsorpcyjna w przypadku oczyszczania wody pitnej

jest trudna do okreœlenia w drodze badañ

laboratoryjnych. Parametry takie jak liczba jodowa

informuj¹ nas o ca³kowitej "porowatoœci" wêgla

i nie mog¹ byæ u¿yte do oceny jego zdolnoœci do

oczyszczania wody pitnej. Za przyk³ad mo¿e

pos³u¿yæ wêgiel Filtrasorb

®

200, który posiada

wiêksz¹ zdolnoœæ do adsorbowania zwi¹zków

chlorowanych z wód podziemnych ni¿ wêgiel

Filtrasorb

®

400, pomimo, ¿e jest on mniej

aktywny. Najlepsz¹ drog¹ do wyboru gatunku

wêgla aktywnego jest przeprowadzenie badañ

pilotowych w instalacji jak najlepiej modeluj¹cych

proponowany proces. Alternatyw¹ jest pos³u¿enie

siê zdobytymi doœwiadczeniami innych

u¿ytkowników i rekomendacjami.

Na wytworzenie okreœlonej struktury porów ma

wp³yw surowiec, z którego wytwarzamy wêgiel

aktywny i sposób prowadzenia aktywacji. Na

przyk³ad wêgle wytworzone z ³upin orzecha

kokosowego posiadaj¹ niewiele porów

transportowych. To powoduje, ze ich du¿a

pojemnoœæ adsorpcyjna nie mo¿e byæ wykorzystana

przy uzdatnianiu wody pitnej. Dla kontrastu wêgle

Chemivron Carbon Filtrasorb

®

wyprodu-

kowane z wêgli kamiennych posiadaj¹ dobrze

dobrany stosunek porów transportowych

i adsorpcyjnych. Czyni je to optymalnymi do

stosowania w oczyszczaniu wody pitnej.

Filtrasorb

®

100, 200 i TL820 posiadaj¹

zdolnoœci adsorpcyjne wystarczaj¹ce do usuniêcia

specyficznych zanieczyszczeñ organicznych

w obecnoœci naturalnych zanieczyszczeñ

organicznych wystêpuj¹cych w ma³ych stê¿eniach.

Dodatkowo wêgle te maj¹ zdolnoœæ usuwania

Rysunek 2. Dobór granulawanych wêgli aktywnych w ró¿nych uk³adach uzdatniania wody pitnej

Rysunek 1. Struktura molekularna wêgli aktywnych wytworzonych z ró¿nych surowców.

Wêgiel z wêgla kamiennego

Wêgiel z ³upin orzecha kokosowego

Wêgiel z drewna

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

4/12

smaku i zapachu.

Struktura porów i wiêksza liczba porów

transportowych w wêglach Filtrasorb

®

300, 400

i TL830 pozwala usuwaæ szerokie spektrum

zanieczyszczeñ organicznych, zarówno specy-

ficznych, jak i naturalnych.

2. Granulacja

Genaralnie mo¿na powiedzieæ, ¿e im mniejsza jest

granulka wêgla aktywnego, tym wiêksza jest

zdolnoϾ adsorpcji, co wynika z kinetyki zjawiska.

Jednak je¿eli granulka bêdzie zbyt ma³a, to

pojawi¹ siê problemy z przep³ywami, wskutek

oporów hydraulicznych i zwi¹zanymi z nim strata-

mi ciœnienia. Nastêpn¹ przyczyn¹ ograniczaj¹c¹

minimaln¹ wielkoœæ granulki jest mo¿liwoœæ

poddania wêgla procesowi reaktywacji. Dla zbyt

ma³ych granulek proces ten nie jest mo¿liwy.

Dlatego przy doborze wêgla nale¿y wzi¹æ pod

uwagê nie tylko zdolnoœci adsorpcyjne wêgla, ale

tak¿e mo¿liwe do osi¹gniêcia warunki hydrauliczne

jakie bêd¹ wystêpowa³y w filtrach. Wybór nale¿y

optymalizowaæ.

3. Wspó³czynnik jednorodnoœci - jest to

wielkoœæ okreœlaj¹ca zakres rozmiarów

uziarnienia. Im jest ona ni¿sza tym uziarnienie jest

bardziej jednorodne. Je¿eli wartoœæ wspó³czynnika

wynosi 1 to oznacza, ¿e wszystkie cz¹steczki

posiadaj¹ jednakowy wymiar. Wiêkszoœæ GWA

u¿ywanych w uzdatnianiu wody pitnej takich jak

Filtrasorb

®

300 o granulacji 8x30

U.S. Mesh, Filtrasorb

®

400 o granulacji 12x40

U.S. Mesh posiada wspó³czynnik jednorodnoœci 1.7

- 2.0. Wêgle Filtrasorb

®

TL820 i TL830

posiadaj¹ce ni¿szy wspó³czynnik jednorodnoœci

wynosz¹cy 1.4 s¹ przeznaczone do konwersji

filtrów piaskowych, w których mo¿liwa do

wype³nienia GWA g³êbokoœæ z³o¿a wynika

z konstrukcji istniej¹cych filtrów. Niskie

wspó³czynniki jednorodnoœci pozwalaj¹ na

zmniejszenie czêstotliwoœci p³ukania filtrów.

Dodatkowo w przypadku wêgla o wspó³czynniku

jednorodnoœci 1.4 i wiêkszych z³o¿e w czasie

p³ukania podlega dobrej segregacji. W ten sposób

cz¹steczki wêgla o najmniejszym ³adunku

poch³oniêtych zanieczyszczeñ zawsze znajduj¹ siê

w górnej warstwie z³o¿a, przez co maksymalnie

wykorzystuje siê zdolnoœci adsorpcyjne GWA.

4. Gêstoœæ

Wêgle z rodziny Filtrasorb

®

maj¹ du¿¹ gêstoœæ,

co oznacza, ¿e maj¹ du¿¹ pojemnoœæ jednostkow¹.

To oznacza, ¿e mniejsza objêtoœæ ciê¿kich wêgli

Filtrasorb

®

zaadsorbuje wiêcej zanieczyszczeñ

ni¿ ma to miejsce w przypadku wêgli lekkich.

Poniewa¿ filtry posiadaj¹ œciœle okreœlone objêtoœci

z³o¿a wêglowego, to im wiêcej wagowo znajduje

siê w nich wêgla, tym wiêksza bêdzie pojemnoœæ

adsorpcyjna z³o¿a i tym samym wyd³u¿y siê jego

¿ywotnoœæ. Pnadto granulki nie s¹ unoszone przez

strumieñ wody i do minimum ograniczone s¹

straty GWA.

5. Wytrzyma³oœæ mechaniczna (œcieralnoœæ)

GWA stosowane w procesach uzdatniania wody

pitnej musz¹ posiadaæ du¿¹ odpornoœæ na œcieranie

ze wzglêdu na:

• p³ukanie z³o¿a

• p³ukanie z³o¿a powietrzem

• reaktywacje

• transport i przenoszenie z i do filtra

Je¿eli wêgiel nie ma odpowiedniej wytrzyma³oœci,

spowoduje to jego straty w trakcie eksploatacji

i tworzenie siê frakcji pylistej, która bêdzie

wywo³ywa³a dodatkowe opory hydrauliczne

w z³o¿u. Wysoka odpornoœæ na œcieranie wêgli

Filtrasorb

®

zapewnia ich du¿¹ wytrzyma³oœæ

mechaniczn¹ i praktycznie straty wêgla przy

prawid³owej eksploatacji filtrów s¹ pomijalne.

USUWANIE NATURALNYCH

ZWI¥ZKÓW

ORGANICZNYCH

Woda zawiera naturalne zwi¹zki organiczne (NZO)

stanowi¹ce produkty rozk³adu roœlin, zwierz¹t,

bakterii i alg. Wytwarzaj¹ one ogromn¹ iloœæ ró¿nych

zwi¹zków lub substancji humusowych, z których

zbadano dotychczas tylko niewielki procent.

Z tego te¿ powodu, ró¿nymi metodami okreœla siê

zawartoœæ ca³ych grup zwi¹zków.

Metodyki ich badania s¹ ró¿ne: ogólny wêgiel

organiczny (OWO), rozpuszczalny wêgiel

organiczny (RWO), absorbancja UV 254 nm

i utlenialnoϾ.

Rodzaj NZO w wodzie zale¿y od wielu czynników:

Ÿród³a wody, uk³adu geologicznego, sk³adu

zanieczyszczeñ pochodzenia komunalnego

i przemys³owego. Dla przyk³adu w wodach

podziemnych, ze wzglêdu na naturalne procesy

oczyszczania, zanieczyszczenia organiczne

wystêpuj¹ w niskich stê¿eniach, typowo poni¿ej 2

mg/l ( mierzonych jako RWO). Kontrastuj¹ z nimi

wody powierzchniowe, w których zanieczyszczenia

te wystêpuj¹ w du¿o wiêkszych stê¿eniach, typowo

oko³o 4 mg/l (mierzonych jako RWO), a ich

spektrum jest bardzo szerokie. Ponadto w wodach

moga wystêpowaæ substancje toksyczne powsta³e

w wyniku ludzkiej dzia³alnoœci.

Granulowany wêgiel aktywny znalaz³ szerokie

zastosowanie do usuwania naturalnych zanie-

czyszczeñ organicznych. Oto kilka przyczyn:

• NZO s¹ g³ównym Ÿród³em powstawania

zwi¹zków pogarszaj¹cych smak i zapach wody.

• NZO reaguj¹ z chlorem tworz¹c w procesach

dezynfekcji produkty uboczne, takie jak

trójhalometany (THM). Ograniczaj¹c

wystêpowanie naturalnych zanieczyszczeñ

organicznych, lub prekursorów trójhalometanów,

stê¿enia THM w uzdatnionej wodzie bêd¹ mala³y.

Usuwanie NZO spowoduje obni¿enie zapotrzebo-

wania na chlor, co w efekcie zmniejszy iloϾ

powstaj¹cych THM.

• NZO s¹ Ÿród³em po¿ywienia dla bakterii

i powoduj¹ ich nadmierny przyrost w systemach

dystrybucji wody.

Wykres 3 przedstawia przebieg procesu

usuwania NZO. W fazie pocz¹tkowej przy

eksploatacji pojedynczego filtra, GWA usuwa 90%

NZO, a nastêpnie proces ten po 3-6 miesi¹cach

stabilizuje siê na poziomie 20-30%. W praktyce

usuwanie zanieczyszczeñ mo¿na polepszyæ

przeprowadzaj¹c reaktywacjê GWA. Dla przyk³adu

(wykres 3) wype³nienie filtrów poddaje siê

reaktywacji œrednio raz do roku zachowuj¹c

warunek, ¿e kolejne zostaje skierowane do

reaktywacji 6 miesiêcy po zakoñczeniu reaktywacji

poprzedniego wype³nienia. W ten sposób wszystkie

wype³nienia zostan¹ zreaktywowane w ci¹gu 18

miesiêcy, a zdolnoœæ usuwania zanieczyszczeñ,

bior¹c pod uwagê wszystkie filtry, bardzo wzrasta.

Efekt ten zosta³ przedstawiony na wykresie 4,

a zosta³ on osi¹gniêty w ten sposób, ¿e w systemie

zawsze znajduje siê jedno œwie¿e wype³nienie,

a wiêc œrednio RWO w ka¿dym przypadku zostaje

zredukowany o prawie 50%. Jest to niezmiernie

wa¿ne przy ocenie wyników ze stacji pilotowych,

gdzie ¿ywotnoœæ wêgla okreœla siê jako czas do

momentu przebicia z³o¿a, bior¹c pod uwagê

pojedynczy filtr.

Wykres 3. Redukcja rozpuszczalnego wêgla

organicznego RWO w wodzie powierzchniowej przy

œrednim stê¿eniu 5 mg/l, poddanej 15 minutowej

filtracji na wêglu Filtrasorb

®

400

Wykres 4. Redukcja rozpuszczonego wêgla RWO.

Wzrost efektywnoœci adsorpcji zanieczyszczeñ

z wody stanowi¹cej mieszaninê z kilku filtrów w skali

ca³ej stacji.

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

5/12

USUWANIE

SMAKU I ZAPACHU

Pojawianie siê w wodzie smaku i zapachu jest

wywo³ywane obecnoœci¹ w ma³ych stê¿eniach

naturalnych zwi¹zków organicznych. Tworz¹ je

g³ównie sinice i promienice spotykane przede

wszystkim w zbiornikach wodnych. Ze wzglêdu na

niskie stê¿enia tych zwi¹zków w wodzie, czêsto

ng/l, jest niezmiernie trudno okreœliæ, które

z moleku³ s¹ odpowiedzialne za pojawianie siê

smaku i zapachu. Njabardziej znanymi s¹ dwa

zwi¹zki naturalne: geosmina i 2-metylosorboneol.

Analiza zwi¹zków wywo³uj¹cych smak i zapach jest

bardzo trudna. Jedn¹ z nich jest metoda kolejnych

rozcieñczeñ. Próbkê rozciencza siê coraz bardziej

wod¹ destylowan¹ do momentu w którym nie

mo¿na ju¿ wykryæ smaku i zapachu. Dyrektywy

europejskie dotycz¹ce jakoœci wody pitnej.

Okreœlaj¹ liczbê rozcieñczeñ 2 w temperaturze

12° C przy osi¹gniêciu progu wykrywalnoœci 0.

Wêgle aktywne z rodziny Filtrasorb

®

s¹

doskona³ym œrodkiem pozwalaj¹cym na skuteczne

usuwanie zwi¹zków wywo³uj¹cych smak i zapach.

Szczególnie przydatne do tych celów s¹ wêgle

Filtrasorb

®

100, 200 i TL820. Zalecany czas

kontaktu wody z granulowanym wêglem wynosi 6-

10 minut, a ¿ywotnoœc z³o¿a okreœla siê na 2-4 lat.

W przypadku pojawiania siê smaku i zapachu tylko

w pewnych okresach roku mo¿na u¿ywaæ wêgli

pylistych.

USUWANIE PESTYCYDÓW

Jednym z g³ównych zastosowañ GWA jest usuwanie

z wody pitnej pestycydów. Pestycydy wystêpuj¹

zarówno w wodach podziemnych jak i powierzch-

niowych. Przenikaj¹ one do wody wskutek

dzia³alnoœci rolniczej i pozarolniczej, stosowania

œrodków ochrony roœlin, œrodków chwastobójczych,

ochrony lasów, obróbki drewna. W szczególnych

przypadkach pestycydy przedostaj¹ siê do wody

z zak³adów je produkuj¹cych. Ich stê¿enia

w wodzie zale¿¹ od wielu czynników w³¹czaj¹c iloœæ

u¿ywanych pestycydów, ich rodzaj, geologiê

i klimat danego rejonu.

Przepisy obowi¹zuj¹ce w Unii Europejskiej

ograniczaj¹ wystêpowanie pestycydów na poziomie

ich wykrywalnoœci; maksimum 0.1 µg/l dla

pojedynczego pestycydu i 0.5 µg/l dla ca³kowitej

ich iloœci. Œwiatowa Organizacja Zdrowia (WHO)

zaleca inne limity bazuj¹c na w³asnoœciach

toksycznych poszczególnych pestycydów i general-

nie s¹ one mniej restrykcyjne ni¿ normy

europejskie.

Typowe stê¿enia pestycydów w wodach

poddawanych uzdatnianiu wynosz¹ od 0.1-1

µg/l dla pojedynczego zwi¹zku, chocia¿ mog¹ one

pojawiæ siê w stê¿eniach szczytowych na poziomie

5 , a nawet 10 µg/l. Niektóre z typowych pesty-

cydów wystêpuj¹cych w wodzie przedstawiono na

rys. 6. Powszechnie stosowane metody uzdatnia-

nia wody takie jak koagulacja, sedymentacja

i filtracja na piasku nie przynosz¹ efektów

w usuwaniu pestycydów.

Filtrasorb

®

400 jest najczêœciej stosowanym

i najbardziej efektywnym wêglem s³u¿¹cym do

usuwania pestycydów. Posiada on znakomite

w³aœciwoœci adsorpcyjne w stosunku do szerokiej

gamy pestycydów. Efektywnoœæ ich usuwania na

GWA zale¿y od poni¿szych warunków:

• Rodzaj pestycydu - wiêkszoœæ pestycydów

posiada podobny ciê¿ar molekularny w zakresie

200-300 g/mol, st¹d te¿ ich podatnoœæ na

rozpuszczanie ma du¿y wp³yw na ich

adsorbowalnoœæ. Na przyk³ad atrazyna jest

³atwiej usuwalna ni¿ bentazone, który jest lepiej

rozpuszczalny.

• Stê¿enie pestycydów - im wy¿sze stê¿enie

tym krótsza ¿ywotnoœæ z³o¿a.

• Stê¿enie naturalnych zanieczyszczeñ

organicznych (NZO) - zwi¹zki te konkuruj¹

z pestycydami o mo¿liwoœæ zajêcia miejsca

w porach wêgla. Stê¿enia NZO s¹ 10.000 razy

wiêksze ni¿ pestycydów i wahaj¹ siê w granicach

1-5 mg/l. Dla porównania stê¿enia tych drugich

wynosz¹ od 0.1 do 5 µg/l.

• Ozonowanie - ozon utlenia pestycydy do

zwi¹zków prostszych. Jego stosowanie wyd³u¿a

¿ywotnoœæ GWA poprzez wykorzystanie silnych

w³aœciwoœci utleniaj¹cych ozonu i redukcjê iloœci

konkurencyjnych NZO. Wykres 8 przedstawia

ten efekt w stosunku do atrazyny. Stê¿enie

atrazyny na wlocie by³o utrzymywane na sta³ym

poziomie, co da³o efekt dwukrotnego wyd³u¿enia

¿ywotnoœci z³o¿a wskutek zredukowania

konkurencyjnej adsorpcji. Przy stosowaniu

ozonowania iloœæ usuwanych zwi¹zków zale¿y od

kilku czynników: rodzaju pestycydu, dawki

ozonu, stê¿enia NZO, temperatury i pH. Dlatego

Rysunek 6. Typowe pestycydy wystêpuj¹ce w wodzie i usuwane na wêglu aktywnym.

Wykres 7. Porównanie efektu usuwania meco-

propu, pestycydu powszechnie wystêpuj¹cego

w wodzie, z wód podziemnych i powierzchniowych

przy u¿yciu Filtrasorb

®

400. W tym przypadku

¿ywotnoœæ z³o¿a filtruj¹cego wody podziemne by³a

dwukrotnie d³u¿sza ni¿ dla wód powierzchniowych,

przy czym czas kontaktu dla wód podziemnych by³

krótszy a stê¿enia zanieczyszczeñ wy¿sze;

podwy¿szone stê¿enie NZO.

Rysunek 5. Stuktura molekularna geosminy

i 2-metylosorboneolu

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

6/12

tak wa¿ne jest filtrowanie wody na GWA po

procesie ozonowania. Po³¹czenie obu metod

zapewni usuniêcie pestycydów.

USUWANIE

CHLOROWCOPOCHODNYCH

WÊGLOWODORÓW

GWA s¹ szeroko stosowane w usuwaniu z wód

podziemnych chlorowcopochodnych wêglowodorów

takich jak: trójchloroetylen, czterochlorek wêgla. S¹

one trudnorozk³adalne na drodze biologicznej,

przez co bardzo d³ugo pozostaj¹ w wodzie. Nie

wystêpuj¹ one w warunkach naturalnych w wodach

powierzchniowych, gdy¿ s¹ zwi¹zkami lotnymi.

EfektywnoϾ usuwania na GWA chlorowco-

pochodnych wêglowodorów zale¿y od wielkoœci ich

moleku³, polaryzacji i iloœci atomów chloru. Na

przyk³ad tetrachloroetylen (CCI

2

CCI

2

) jest ³atwiej

usuwalny ni¿ chloroform (CHCI

3

). Stê¿enia tych

zwi¹zków w wodach z zanieczyszczonych studni

osi¹gaj¹ przewa¿nie wartoœci od 50 do 200 µg/l.

Dla takich wartoœci, przy typowym 10 minutowym

czasie kontaktu i dla zwi¹zków o du¿ym ciê¿arze

molekularnym, np. tetrachloroetylenu, ¿ywotnoœæ

z³o¿a wynosi powy¿ej 12 miesiêcy. Dla porównania

w przypadku usuwania chloroformu czas ten

wynosi poni¿ej 6 miesiêcy. Mo¿na przyj¹æ, ¿e

wyd³u¿enie czasu kontaktu proporcjonalnie

przed³u¿a ¿ywotnoœæ z³o¿a.

Dla tego typu zastosowañ najlepszym GWA jest

Filtrasorb

®

200. Daje on lepsze efekty ni¿

bardziej od niego aktywny Filtrasorb

®

400.

INNE ZASTOSOWANIA

Usuwanie barwy

Pojawienie siê barwy jest spowodowane

wystêpowaniem w wodzie ogromnej ró¿norodnoœci

cz¹steczek, czêsto o bardzo du¿ych ciê¿arach

molekularnych. Ich zachowanie zmienia siê

w zale¿noœci od charakteru wody.

Wêgiel aktywny jest dobrym œrodkiem do usuwania

niektórych z tych zwi¹zków, powoduj¹c redukcjê

barwy, jednak¿e efekt ten jest bardzo zmienny

w zale¿noœci od rodzaju wód. Ka¿dorazowo zaleca

siê wykonanie badañ celem okreœlenia efektu

usuwania barwy.

Toksyny pochodz¹ce z alg

Toksyny te pochodz¹ z ró¿nego rodzaju alg, a w ich

sk³ad wchodz¹, np. mikrocysty. Powodowa³y one

giniêcie byd³a pojonego wod¹ ze zbiorników,

w których wystêpowa³y algi. Badania nad tymi

zwi¹zkami s¹ prowadzone od niedawna i wykaza³y

one, ¿e zwi¹zki te mo¿na adsorbowaæ na wêglu

aktywnym.

Ogólna poprawa jakoœci wody

Zastosowanie GWA polepsza jakoϾ wody i to nie

tylko w stosunku do jednego parametru, ale dzia³a

na szersze spektrum zanieczyszczeñ. Na przyk³ad

u¿ycie GWA do usuwania pestycydów spowoduje

jednoczeœnie poprawê smaku i zapachu wody

i obni¿y iloœæ szkodliwych zwi¹zków powstaj¹cych

w procesach dezynfekcji.

Zabezpieczenie jakoœci wody

U¿ycie GWA daje mo¿liwoœæ utrzymania

odpowiedniej jakoœci wody w przypadku

wyst¹pienia sytuacji ekstremalnych, np.

nieoczekiwane wysokie stê¿enia zanieczyszczeñ

w wodach surowych, fale powodziowe, pojawienie

siê nowych, dot¹d nie wystêpuj¹cych

zanieczyszczeñ, itp.

Na ¿yczenie mo¿emy dostarczyæ informacje

dotycz¹ce spodziewanych efektów usuwania

pestycydów, chlorowcopochodnych wêglowodorów

i innych zwi¹zków organicznych przy u¿yciu wêgli

Filtrasorb

®

.

KONWERSJA

FILTRÓW PIASKOWYCH

Przy uzdatnianiu wód powierzchniowych, GWA

mog¹ byæ stosowane jako pierwszy lub drugi

stopieñ filtracji. Zosta³o to przedstawione na

schemacie 9.

Tabela 1. Zestawienie typowych czasów konta-

ktu i ¿ywotnoœci z³ó¿ dla g³ównych zastosowañ GWA

Schemat 9. Wersje umieszczenia filtrów w typowym uk³adzie technologicznym oczyszczania wód powierzchniowych

Wykres 8. Porównanie usuwania atrazyny z wody

ozonowanej i nieozonowanej przy u¿yciu wêgla

Filtrasorb

®

400.

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

7/12

Przewa¿nie GWA jest u¿ywany jako koñcowy

stopieñ uzdatniania przed procesem dezynfekcji.

Pierwszy stopieñ - ma miejsce tam, gdzie filtr

znajduje siê za klarownikiem, a z³o¿e jest

wykorzystane do filtracji mechanicznej i adsorpcji.

W tym przypadku mo¿na dokonaæ wymiany

(konwersji) wype³nienia piaskowego na GWA.

Drugi stopieñ - ma miejsce gdy filtr z GWA

znajduje siê za filtrami piaskowymi i zachodz¹

w nim wy³¹cznie procesy adsorpcji.

Konwersja isniej¹cych poœpiesznych filtrów

piaskowych lub wielowarstwowych filtrów

piaskowo-antracytowych na filtry wêglowe

znajduje szerokie zastosowanie w procesach

uzdatniania wody pitnej.

Technika ta posiada wiele zalet:

• unika siê nak³adów inwestycyjnych zwi¹zanych

z budow¹ nowych filtrów, dodatkowych

pompowni i zajêciem dodatkowej powierzchni

• GWA jest dobrym i przewa¿nie lepszym

materia³em filtracyjnym w porównaniu

z piaskiem

• konwersjê mo¿na przeprowadziæ bardzo szybko

• ³atwo przeprowadza siê badania pilotowe,

wystarczy w³¹czyæ filtr do prób

• GWA mo¿e byæ ³atwo przeniesiony do filtrów

drugiego stopnia w przypadku, gdy w przysz³oœci

rozpatruje siê ich budowê

• pozwala na zastosowanie GWA w przypadku, gdy

jest brak wystarczaj¹cego terenu dla budowy

filtrów drugiego stopnia.

Przeprowadzenie konwersji wymaga pewnego

kompromisu, gdy¿ istniej¹ce filtry mog¹ byæ

wype³nione ograniczon¹ iloœci¹ wêgla, co

warunkuje czas kontaktu wody z GWA. Konwersjê

mo¿na przeprowadziæ w przypadku, gdy

wymagana jest poprawa smaku i zapachu wody, co

wymaga krótkich czasów kontaktu.

W wiêkszoœci przypadków nie s¹ wymagane, lub

w ma³ym zakresie, modyfikacje istniej¹cych

filtrów. G³ówn¹ ró¿nic¹ jest sposób p³ukania

filtrów. GWA jest l¿ejszy od piasku i dlatego

ekspansja z³o¿a GWA, przy zachowaniu takich

samych warunków p³ukania dla z³ó¿ piaskowych,

jest wiêksza. Mo¿e to spowodowaæ wyp³ukiwanie

wêgla, w przypadku, gdy krawêdŸ przelewu

znajduje siê zbyt nisko w stosunku do powierzchni

z³o¿a. Mo¿na tego unikn¹æ podwy¿szaj¹c koryta

przelewowe. Przewa¿nie istniej¹ce instalacje do

p³ukania powietrzem mog¹ byæ bez przeróbek

wykorzystywane dla z³ó¿ GWA.

Zaleca siê wype³nienie z³ó¿ granulowanym wêglem

aktywnym bez warstwy podtrzymuj¹cej

bezpoœrednio na drena¿u. Pozwala to na

zwiêkszenie objêtoœci instalowanego GWA i u³atwia

wydobycie wêgla w momencie, gdy wymagana

bêdzie jego reaktywacja (unikniêcie koniecznoœci

separacji podsypki od wêgla).

Chemiviron Carbon stworzy³ dwa typy wêgla

specjalnie przeznaczone do tego zastosowania:

Filtrasorb

®

TL820 i Filtrasorb

®

TL830. Oba

posiadaj¹ zawê¿ony rozk³ad uziarnienia 10 x 20

U.S. Mesh size (0.85-2.00 mm) i wysoki

wspó³czynnik jednorodnoœci wynosz¹cy 1.4.

Doœwiadczenia wykaza³y, ze ¿ywotnoœæ z³o¿a

w filtrach, w których zosta³a przeprowadzona

konwersja by³a d³u¿sza w porównaniu z filtrami

piaskowymi lub piaskowo-antractyowymi. Poro-

wata powierzchnia Filtrasorb

®

przyczynia siê do

wysokiego stopnia obni¿ania mêtnoœci.

FILTRY

Z PRZEK£ADK¥ GWA

(TECHNOLOGIA SANDWICH)

Technologia GWA Sandwich zosta³a opracowana

w celu zastosowania wêgla aktywnego

w piaskowych filtrach powolnych, które s¹ jednym

z najstarszych spsobów uzdatniania wody.

W porównaniu do konwencjonalnych pospiesznych

filtrów piaskowych, w których prêdkoœæ filtracji

wynosi oko³o 10 m/h, w filtrach powolnych wynosi

ona 0.1-0.5 m/h. Filtrów powolnych nie p³ucze siê,

a ich oczyszczanie polega na mechanicznym

usuwaniu z ich powierzchni cienkiej warstwy mady.

Filtracja powolna zapewnia doskona³e usuwanie

zanieczyszczeñ wystêpuj¹cych w postaci sta³ej

i pozwala na rozwój b³ony biologicznej. Efekt ten

zawdziêczamy przep³ywowi laminarnemu przez

z³o¿e, dziêki czemu nie jest ono mieszane.

W technologii GWA Sandwich u¿ywa siê wêgla

Filtrasorb

®

400. Uk³ada siê go warstw¹ 8-15 cm.

Jest ona umieszczana pomiêdzy warstwami piasku.

Opracowano specjalne metody i urz¹dzenia

umozliwiaj¹ce precyzyjne u³o¿enie poszczególnych

warstw oraz metody wydobycia wêgla celem

poddania go reaktywacji.

Technologia ta zapewnia usuwanie pestycydów,

smaku, zapachu, naturalnych zanieczyszczeñ

organicznych oraz redukuje iloϾ ubocznych

produktów procesu dezynfekcji. Ponadto

technologia ta pozwala na maksymalne

wykorzystanie wêgla zarówno pod k¹tem jego

w³aœciwoœci fizycznych, jak i korzyœci

ekonomicznych. Dodatkowo wêgiel podnosi

efektywnoœæ dzia³ania rozwijaj¹cej siê b³ony

biologicznej.

Proces GWA Sandwich zosta³ opracowany przez

przedsiêbiorstwo wodoci¹gowe Thames Water.

Obecnie jest on wykorzystywany do uzdatniania

2.000.000 m

3

wody dziennie, pokrywaj¹c

zapotrzebowanie 7 milionów mieszkañców aglo-

meracji londyñskiej. Technologia ta zosta³a

wdro¿ona w wielu stacjach uzdatniania wody

w Europie i Stanach Zjednoczonych. W Polsce

technologia ta jest stosowana z powodzeniem od

1997 roku w filtrach powolnych MPWiK Warszawa.

Chemiviron Carbon posiada na ca³ym œwiecie

prawa wy³¹cznoœci do wdra¿ania tej technologii,

która z powodzeniem zosta³a zastosowana w wielu

wodoci¹gach posiadaj¹cych piaskowe filtry

powolne.

GWA I OZON

Od wielu lat w celu poprawienia jakoœci wody

stosuje siê GWA w po³¹czeniu z ozonem. Pierwotne

ozonowanie by³o wprowadzane zamiast wstêpnego

utleniania chlorem, aby unikn¹æ formowania siê

ubocznych produktów procesu dezynfekcji. GWA

jest równie¿ u¿ywany do usuwania ozonu

resztkowego. Ozon reaguje z naturalnymi

zwi¹zkami organicznymi, powoduj¹c rozpad

du¿ych cz¹steczek na mniejsze i powoduj¹c ich

wiêksz¹ biodegradowalnoœæ. Utlenione NZO mog¹

nastêpnie byæ usuniête na GWA spe³niaj¹cego

jednoczeœnie rolê z³o¿a biologicznego. Proces taki

nosi nazwê Biologiczny Wêgiel Aktywny.

Biodegradowalnoœæ wody mo¿e byæ mierzona jako

Przyswajalny Wêgiel Organiczny (AOC)

i Biodegradowalny Wêgiel Organiczny (BDOC).

Oznaczenia te pozwalaj¹ na ocenê stabilnoœci wody

w systemach dystrybucji.

Biologiczny wêgiel aktywny jest procesem

aerobowym i zachodzi wed³ug poni¿szego

równania:

Jest to proces zachodz¹cy w cienkiej warstwie

biologicznej (Biofilm), w której bakterie stykaj¹ siê

z powierzchni¹ wêgla. Porowata struktura wêgla

zapewnia dobre przyleganie biofilmu i chroni go

Wykres 10. Porównanie filtrów Filtrasorb i z³ó¿

piaskowych (piaskowo-antracytowych) pod k¹tem

oporów hydraulicznych. Filtrasorb

®

TL820

i Filtrasorb

®

TL830 posiadaj¹ podobne w³aœciwoœci

jak z³o¿a piaskowo-antracytowe, co pozwala na

wyd³u¿enie filtrocykli w porównaniu z innymi

gatunkami wêgli.

Wykres 11. Porównanie Filtrasorb

®

TL830

i z³o¿a piaskowo-antracytowego. Podobne efekty

usuwania mêtnoœci.

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

8/12

przed odrywaniem przez strumieñ przep³ywaj¹cej

cieczy. Populacja bakterii rozwijaj¹cych siê na

wêglu przekracza 150 milionów/1ml GWA.

Zalety procesu:

• dodatkowa redukcja NZO, nawet o 50%,

w porównaniu z adsorpcj¹ traktowan¹ jako

proces jednostkowy

•

podwy¿szona redukcja prekursorów

trójhalometanów

• uzdatniana woda jest bardziej stabilna wskutek

usuniêcia biodegradowalnych zwi¹zków

organicznych

• obni¿enie zapotrzebowania na chlor

• usuwanie zwi¹zków powsta³ych po ozonowaniu,

takich jak aldehydy i ketony

Od GWA stosowanego w tym procesie nale¿y

wymagaæ du¿ej pojemnoœci adsorpcyjnej ze

wzglêdu na:

•

koniecznoœæ usuniêcia zwi¹zków nie

podlegaj¹cych biodegradacji, takich jak

pestycydy i zwi¹zków powsta³ych po

ozonowaniu, np. dietyloatrazyny

•

skoncentrowanie przez adsorpcjê

biodegradowalnej substancji organicznej jak

najbli¿ej powierzchni GWA. Umo¿liwia to

utylizacjê tej substancji przez bakterie.

Wêgle z rodziny Filtrasorb

®

s¹ najczêœciej

stosowanymi w tej technologii. Zawdziêczj¹ to

znakomitym w³asnoœciom adsorpcyjnym

i odpowiedniej strukturze powierzchni, na której

rozwijaj¹ siê bakterie (dobre przyleganie).

PYLISTY

WÊGIEL AKTYWNY (PWA)

Granulowany wêgiel aktywny (GWA) jest bardziej

efektywny ni¿ pylisty wêgiel aktywny (PWA),

zarówno pod wzglêdem technologicznym (uzyskuje

siê ni¿sze stê¿enia usuwanych zwi¹zków na

odp³ywie) jak i zu¿ycia. PWA jest przydatny

w przypadkach okresowego wystêpowania

zanieczyszczeñ powoduj¹cych sezonowe

pogorszenie smaku i zapachu lub jako tymczasowa

metoda do czasu zainstalowania GWA. Dawki PWA

wahaj¹ siê pomiêdzy 5-25 mg/l, a typowa wynosi

10-15 mg/l.

W tabeli 2 zosta³o przedstawione porównanie

zu¿ycia wêgla Filtrasorb

®

TL830 przy czasie

kontaktu 8 minut i zu¿ycia PWA. Porównanie

dotyczy instalacji, w której przeprowadzono

konwersjê filtrów piaskowych na wêglowe. Po roku

eksploatacji przeliczone zu¿ycie GWA

w porównaniu z PWA by³o o 10 mg/l mniejsze.

UK£ADY FILTRACJI

Parametry projektowe

G³ównymi parametrami projektowymi uk³adów

filtracyjnych s¹: czas kontaktu i prêdkoœæ filtracji.

Zazwyczaj czas kontaktu waha siê pomiedzy 6-30

minut, chocia¿ notowane s¹ przypadki, gdy jest on

krótszy lub d³u¿szy. Dla za³o¿onego przep³ywu

mo¿na obliczyæ wymagan¹ objêtoœæ wêgla, a tym

samym poznaæ wymagane wymiary adsorbera.

Wyd³u¿aj¹c dwukrotnie czas kontaktu musimy

dwukrotnie zwiêkszyæ objêtoœæ wêgla. Dla

za³o¿onego przep³ywu, czas kontaktu, wysokoœæ

z³o¿a i prêdkoœæ jest ustalona. Ma to ogromny

wp³yw na spadki ciœnienia w z³o¿u. Je¿eli g³êbokoœæ

z³o¿a jest zbyt du¿a, a prêdkoœæ filtracji zbyt

wysoka, mo¿emy w konsekwencji oczekiwaæ

du¿ych strat ciœnienia. W takim przypadku mo¿e

pomóc dobór wêgla o wiêkszej granulacji.

W skrajnych sytuacjach trzeba przewidzieæ

zastosowanie dodatkowej instalacji pompowej.

W momencie ustalania iloœci adsorberów i czasu

kontaktu nale¿y wzi¹æ pod uwagê iloœæ

adsorberów, w których bêdzie prowadzone

p³ukanie lub zostan¹ odstawione do przegl¹dów

lub napraw, a tak¿e tych, z których wêgiel jest

przeznaczony do reaktywacji.

P£UKANIE WOD¥

I P£UKANIE POWIETRZEM

P³ukanie wod¹

Wiêkszoœc z³ó¿ GWA wymaga p³ukania wstêpnego

(po zasypaniu z³o¿a) i okresowego w trakcie

normalnej eksploatacji. P³ukanie prowadzi siê

w przeciwpr¹dzie, co powoduje ekspansjê z³o¿a od

15-30%; zaleca siê aby ekspansja wynosi³a 20%.

Wymagane wartoœci prêdkoœci przep³ywu

gwarantuj¹ce tak¹ ekspansjê s¹ przedstawione na

wykresach. Wyró¿nia siê dwa rodzaje p³ukañ:

P³ukanie wstêpne - jest ono niezbêdne po

wype³nieniu adsorbera œwie¿ym wêglem, lub

zreaktywowanym. Celem jest usuniêcie powietrza,

frakcji pylistej i uzyskanie prawid³owej segregacji

z³o¿a. Czynnoœæ tê nale¿y wykonywaæ ostro¿nie,

stopniowo zwiêkszaj¹c prêdkoœæ przep³ywu.

P³ukanie wstêpne trwa zwykle 30-45 minut.
P³ukanie eksploatacyjne - jest ono wymagane

ze wzglêdu na wzrastaj¹ce opory przep³ywu

wywo³ane osadzeniem siê w z³o¿u zanieczyszczeñ

mechanicznych. Czêstotliwoœæ p³ukania zale¿y od

mêtnoœci wody wejœciowej i po przejœciu przez

filtry. Zmienia siê ona w zale¿noœci od Ÿród³a wody,

procesów uzdatniania oraz tego, czy GWA pracuje

w pierwszym, czy drugim stopniu filtracji. Dla

przyk³adu z³o¿e GWA filtruj¹ce czyste wody

podziemne mo¿e byæ p³ukane raz w miesi¹cu,

a filtruj¹ce wody powierzchniowe i dodatkowo

pracuj¹ce jako pierwszy stopieñ filtracji mo¿e

wymagaæ p³ukania nawet kilka razy w tygodniu.

Zaleca siê, aby z³o¿a filtruj¹ce wody

powierzchniowe by³y p³ukane raz na jeden, dwa

tygodnie. Obecnie przy zastosowaniu ozonowania

poœredniego okresy pomiêdzy p³ukaniami osi¹gaj¹

nawet 4-5 miesiêcy. W przypadku stosowania

technologii Biologiczny Wêgiel Aktywny, p³ukanie

jest efektywn¹ metod¹ kontroli jakoœci biomasy

rozwijaj¹cej siê na powierzchni GWA. Zazwyczaj

p³ukanie trwa 10-15 minut.
P³ukanie powietrzem

GWA mo¿e byæ p³ukany powietrzem, lecz ze

wzglêdu na zachodz¹ce w jego trakcie œcieranie

proces ten powienien byæ ograniczony do

minimum. Uwolnione w czasie p³ukania

powietrzem czêœci sta³e nale¿y usun¹æ

przeprowadzaj¹c p³ukanie wod¹.

Tabela 5. Typowe parametry p³ukania GWA

powietrzem.

Tabela 3. Ró¿ne aspekty u¿ycia pylistego wêgla

aktywowanego (PWA) w porównaniu z granulo-

wanym wêglem aktywowanym (GWA).

Tabela 2. Przeliczone zu¿ycie wêgla Filtra-

sorb

®

TL830 przy czasie kontaktu 8 minut

Wykres 12. Redukcja potencja³u tworzenia siê

trójhalometanów. Analiza laboratoryjna mo¿liwoœci

pojawienia siê tych zwi¹zków u odbiorcy przy

zastosowaniu kombinacji ozonu i wêgla

Filtrasorb

®

400.

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

9/12

TYPY ADSORBERÓW

(FILTRÓW)

Isniej¹ dwa podstawowe typy adsorberów

u¿ywanych w procesach uzdatniania wód pitnych:

filtry otwarte - na ogó³ konstrukcji betonowej

i filtry zamkniête - ciœnieniowe o konstrukcji

stalowej. Wybór typu zale¿y od warunków

istniej¹cych w konkretnych obiektach. Dodatkowo

typ zamkniêty uniemo¿liwia przedostawanie siê

ozonu resztkowego do atmosfery.

DOSTAWA GWA

I WYPE£NIANIE NIM Z£Ó¯

Wype³nianie z³ó¿ GWA jest operacj¹ prost¹. GWA

mo¿e byæ dostarczany w cysternach o maksymalnej

pojemnoœci 55 m

3

. W cysternie mo¿na uzyskaæ

ciœnienie 1.8-2.0 atm. Wêgiel mo¿na dostarczaæ na

wysokoœæ 14 m i odleg³oœæ 200 m. Wêgiel jest

przenoszony w iloœci oko³o 40m

3

/h.

Usuwanie GWA

Usuwanie GWA z filtrów jest bardziej z³o¿one.

W przypadku filtrów ciœnieniowych, wyposa¿onych

w instalcje transportu wêgla sposób jego wydobycia

jest prosty i przebiega podobnie do jego

roz³adunku z cysterny z wydajnoœci¹ 40 m

3

/h.

W przypadku filtrów otwartych wymagane jest

przepompowywanie wêgla. Zazwyczaj u¿ywa siê

w tym celu in¿ektorów lub pomp do szlamów.

Wydobywanie GWA przy pomocy in¿ektorów

odbywa siê z wydajnoœci¹ 10 m

3

/h. Zu¿ycie wody

noœnej wynosi oko³o 30 m

3

/h pod ciœnieniem

5 barów. Zastosowanie pompy do szlamów

przyœpiesza wydobycie wêgla i ogranicza zu¿ycie

wody. W czasie wydobywania wêgla z filtra z³o¿e

Tabela 6. Czynniki wp³ywaj¹ce na wybór typu filtra

Rysunek 14. Sposoby wydobycia wêgla z filtrów.

Rysunek 13. Rodzaje filtrów

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

10/12

musi byæ p³ukane. Jest to szczegó³nie niewygodne

w przypadku instalcji oczyszczania wód

podziemnych, gdzie iloœæ wody zu¿ywanej na

p³ukanie jest ograniczona. W takich przypadkach

nale¿y rozpatrzyæ wybór filtrów ciœnieniowych.

Seen Technologie dostarcza informacje

techniczne dotycz¹ce wype³nienia filtrów

i wydobycia wêgla. Nasi pracownicy s¹ obecni przy

dostawach GWA i nadzoruj¹ jego roz³adunek do

filtrów oraz wydobycie z³ó¿. Proponujemy tak¿e

dostawy pe³nego systemu transportu wêgla.

Proponujemy tak¿e typoszereg adsorberów PTU

wykorzystywanych w systemach uzdatniania wody

pitnej. S¹ one stosowane przede wszystkim

w stacjach uzdatniania wód podziemnych i pracuj¹

w ponad 30 wodoci¹gach. Mog¹ byæ one

dostarczane w ramach projektów "pod klucz".

REAKTYWACJA

Reaktywacja jest procesem przywracaj¹cym

zdolnoœci adsorpcyjne GWA. Przeprowadza siê j¹

w specjalnych piecach w temperaturze oko³o

800 °C, w czterech g³ównych etapach:

• suszenie GWA w celu usuniêcia wody

• termiczne odparowanie w temperaturze do

250 °C powoduj¹ce fizyczn¹ desorpcjê lotnych

zwi¹zków organicznych

•

zesmolenie zachodz¹ce w temperaturze

200 °C do 750 °C gdzie nastêpuje proces pirolizy

i karbonizacji (zwêglenia) nielotnych zwi¹zków

organicznych

• gazyfikacja smó³ w temperaturze oko³o 800 °C,

bêd¹ca najbardziej skomplikowanym etapem.

Polega on na selektywnej gazyfikacji

zesmolonych zwi¹zków organicznych zaadsorbo-

wanych przez wêgiel. Nale¿y j¹ prowadziæ tak,

aby jednoczeœnie nie wypaliæ wewnêtrznej

struktury wêgla i nie zmieniæ struktury porów.

Reaktywacja powoduje straty wêgla. Wynosz¹ one

przeciêtnie 10% i s¹ uzupe³niane œwie¿ym GWA. Po

reaktywacji wêgiel jest ponownie wprowadzany do

filtrów wed³ug opisanych metod. Stosuje siê dwa

podstawowe rodzaje pieców reaktywacyjnych:

wielkopó³kowe i obrotowy. Wymagane s¹ instalacje

oczyszczania gazów wylotowych, maj¹ce na celu

ca³kowite usuniêcie zwi¹zków organicznych.

Miejsce reaktywacji

Reaktywacjê mo¿na przeprowadzaæ na miejscu

u u¿ytkownika lub w Centrach Reaktywacji. Ze

wzglêdu na z³o¿onoœæ procesu reaktywacji nale¿y

go prowadziæ na du¿¹ skalê i w sposób ci¹g³y.

Dlatego reaktywacjê mniej ni¿ 1000 ton GWA

rocznie (typowa iloœæ dla wodoci¹gu o wydajnoœci

200000 m

3

/dobê) bardziej op³aca siê

przeprowadzaæ w Centrach Reaktywacji. Wybór

miejsca reaktywacji zale¿y od kilku czynników:

odleg³oœci od centrum reaktywacji, kosztów

transportu, posiadania wystarczaj¹cej iloœci

miejsca, wymagañ stawianych przez ochronê

œrodowiska. Warunki w jakich prowadzi siê ten

proces s¹ niezmiernie istotne dla osi¹gniêcia

zamierzonego poziomu reaktywacji GWA. Nale¿y

je okreœliæ w fazie projektowania systemu adsorpcji

bior¹c pod uwagê iloœci filtrów odstawionych do

reaktywacji, p³ukania, wype³niania z³ó¿ wêglem

Rysunek 15. Us³uga reaktywacji

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

11/12

i ich opró¿niania.

Alternatyw¹ reaktywacji termicznej jest chemiczna

regeneracja GWA lub zasypanie filtrów œwie¿ym

wêglem. Zast¹pienie wêgla wyczerpanego œwie¿ym

jest bardziej kosztowne ni¿ regeneracja (np.

wodorotlenkiem sodu), która czêsto nie jest zbyt

efektywna i równie¿ wymaga utylizacji powsta³ych

w jej trakcie produktów.

Kiedy reaktywowaæ?

Teoria mówi, ¿e GWA powinien byæ poddany

reaktywacji w momencie, kiedy stê¿enie

zanieczyszczeñ, np. pestycydów w wodzie

uzdatnionej zbli¿a siê do wartoœci za³o¿onych.

W praktyce czêstotliwoœæ reaktywacji jest

determinowana przez kilka innych czynników:

• przewidywana efektywnoœæ ustalona w trakcie

badañ pilotowych i

dotychczasowych

doœwiadczeñ

• bezpieczeñstwo - utrzymanie wolnej objêtoœci

sorpcyjnej na wypadek nag³ego wzrostu iloœci

zanieczyszczeñ

•

logistyki zwi¹zanej z wydobywaniem,

transportem, ponownym umieszczeniem GWA

w filtrach

• wydajnoœci reaktywacji

• pory roku, w której ma byæ prowadzona

reaktywacja, bior¹c pod uwagê sezonowe

pogarszanie siê jakoœci wody surowej

Jakoœæ GWA w filtrach mo¿na okreœliæ poprzez

wykonanie badañ próbek wêgla pobranych ze

z³o¿a. W trakcie reaktywacji mo¿na uzyskaæ

podniesienie liczby jodowej o wiêcej ni¿ 300 mg/l,

chocia¿ zwykle nie podnosi siê liczby jodowej

powy¿ej wartoœci, któr¹ mia³ œwie¿y GWA. Wêgle

Filtrasorb

®

zazwyczaj reaktywuje siê, gdy ich

liczba jodowa wynosi 500-600 mg/l, chocia¿ dobre

efekty reaktywacji uzyskuje siê, gdy wartoœæ ta

spada nawet trochê poni¿ej 400 mg/l.

Nie ma œciœle okreœlonej granicy poni¿ej której

GWA nie da siê zreaktywowaæ. Jednak w systuacji

bardzo du¿ej iloœci zaadsorbowanych zwi¹zków

organicznych i nieorganicznych, w procesie

reaktywacji mo¿e dojœæ do nadmiernych strat

w zwi¹zku z wypaleniem wewnêtrznej struktury

wêgla aktywnego.

JakoϾ GWA po reaktywacji

Jakoœæ zreaktywowanych wêgli Filtrasorb

®

jest

prawie taka sama jak wêgla œwie¿ego. Zawdziêcza

to swojej wysokiej wytrzyma³oœci mechanicznej,

gdy¿ jest produkowany z wêgli kamiennych. Nie

ma ograniczeñ co do iloœci reaktywacji tego

samego wêgla, nawet w przypadku zastosowania

go do oczyszczania syropów cukrowych gdzie

reaktywacjê prowadzi siê czêœciej ni¿ raz

w tygodniu.

Zosta³y przeprowadzone badania porównawcze

w stosunku do œwie¿ego wêgla Filtrasorb

®

i zreaktywowanego w procesie usuwania atrazyny.

Wykres 18 przedstawia krzyw¹ przebicia z³o¿a.

Wykres 19 przestawia krzyw¹ przebicia dla

naturalnych zanieczyszczeñ organicznych

mierzonych jako absorbancja UV 254 nm. Oba

pokazuj¹, ¿e GWA zreaktywowany posiada takie

same w³aœciwoœci jak wêgiel œwie¿y. Co wêcej,

badania te by³y prowadzone w warunkach

ekstremalnych (du¿e stê¿enia i ci¹g³e

zanieczyszczenie atrazyn¹) na ogó³ nie

wystêpuj¹cych w rzeczywistoœci.

Seen Technologie zapewnia kompleksow¹

obs³ugê zwi¹zan¹ z prowadzeniem

reaktywacji we w³asnych centrach oraz

pomoc in¿yniersk¹ przy budowaniu centrum

reaktywacji u u¿ytkownika. Do roku 2004

w Polsce zainstalowano ponad 8.000 m

3

GWA Chemviron Carbon i przeprowadzono

reaktywacjê ponad 5.000 m

3

tych wêgli.

Listy referencyjne s¹ dostepne w naszych

biurach. Seen Technologie projektuje

i zapewnia pomoc przy projektowaniu

i wykonuje instalacjê do filtracji

z wykorzystaniem wêgli aktywnych.

Wykres 19. Krzywe przebicia z³o¿a dla wêgla

Filtrasorb

®

œwie¿ego i 7-krotnie reaktywowanego

przy usuwaniu zwi¹zków organicznych mierzonych

jako absorbancja UV 254 nm.

Wykres 18. Krzywe przebicia z³o¿a dla wêgla

Filtrasorb

®

œwie¿ego i 7-krotnie zreaktywowanego

przy usuwaniu atrazyny.

Wykres 17. Zmiana przeciêtnej œrednicy cz¹steczki,

ciê¿aru podziarna i œcieralnoœci. Wartoœci te s¹ bardzo

stabilne i obrazuj¹ niezmiennoœæ w³aœciwoœci

hydraulicznych i wytrzyma³oœci mechanicznej

zreaktywowanego GWA.

Wykres 16. Zmiana liczby jodowej i gêstoœci

pozornej dla zreaktywowanego GWA w okresie pracy

7 lat i przeprowadzeniu 7 reaktywacji. Jest to wêgiel

Filtrasorb

®

zastosowany w konwersji filtrów

piaskowych w konwencjonalnej stacji uzdatniania

wody pitnej. Przy doborze prowadzonej reaktywacji

i uzupe³nianiu strat œwie¿ym GWA liczba jodowa

pozostaje bardzo stabilna.

GRANULOWANY WÊGIEL AKTYWNY

12/12

SEEN Warszawa

tel: [phone],

fax: [phone]

[e-mail]

SEEN O/Gliwice

tel: [phone]

[e-mail]

SEEN O/Wroc³aw

tel: [phone]

[e-mail]

SEEN O/Bydgoszcz

tel: [phone]

[e-mail]

SEEN Kraków

tel: [phone]

[e-mail]

SEEN Szczecin

tel: [phone]

[e-mail]

Pozosta³e zastosowania
wêgli aktywnych:

Chemviron Carbon jest producentem ponad

150 gatunków wêgla aktywnego dla ponad

700 zastosowañ.

Chemviron Carbon produkuje wêgiel aktywny

w trzech podstawowych formach: pylisty,

granulowany i formowany (w postaci wa³eczków),

oraz w formie tkanin wêglowych.

Ta ostatnia forma jest najnowszym osi¹gniêciem

technologicznym. Wykonane w ten sposób "z³o¿a"

wêglowe maj¹ kilkusetkrotnie lepsza kinetykê

adsorpcji w porównaniu z innymi formami wêgla

aktywnego. Znajduj¹ zastosowanie w farmacji

(plastry na trudno goj¹ce siê rany), odzie¿

przeciwpromienna, wk³ady filtracyjne do

oczyszczania powietrza, maski przeciwgazowe,

odzysk rozpuszczalników i wiele innych.

Wêgle aktywne produkowane przez Chemviron

Carbon znajduj¹ zastosowanie miedzy innymi w:

• przemyœle spo¿ywczym (np.: cukrownie, zak³ady

spirytusowe, gorzelnie, browary, produkcja napoi

bezalkoholowych, produkcja s³odyczy, glukozy,

kwasów spo¿ywczych, produkcja olejów i margaryn),

• uzdatnianiu wód pitnych,

• oczyszczaniu œcieków,

• przemyœle chemicznym i petrochemicznym

• odzysku rozpuszczalników

• oczyszczaniu powietrza (wêgiel usuwa ponad

250 ró¿nych zwi¹zków)

• oczyszczaniu gazów

• maskach i filtrach przeciwgazowych

• przemyœle farmaceutycznym,

• przemyœle zbrojeniowym,

• przemyœle tytoniowym,

• przemyœle motoryzacyjnym,

• procesach katalitycznych

Nasza firma dostarcza tak¿e gotowe uk³ady

adsorpcyjne pocz¹wszy od niewielkich pojemnoœci

60 litrów, a¿ do uk³adów o pojemnoœci kilkuset m

3

.

Œwiadczymy tak¿e us³ugi oczyszczania przy

wykorzystaniu adsorberów przewoŸnych (m.in.:

ska¿enia Ÿróde³ wody, awarie przemys³owe,

oczyszczanie gleby i inne).

Szczegó³owe informacje uzyskaj¹ Pañstwo w biurach

naszej firmy.