[發明專利]一種生物活性炭的阻力測試系統及測試方法

在審

• 申請號: 201810463239.0
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108776086A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 郭建寧;鐘潤生;賀小鳳
• 申請（專利權）人: 深圳信息職業技術學院
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N15/08
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 張立娟

本發明屬于水和污水處理領域，具體涉及一種生物活性炭的阻力測試系統及測試方法，主要包括儲水罐、水泵、送水管路、反沖管路、壓力傳感器、流量計、活性炭裝填柱、活性炭柱固定角度調節裝置，所述測試方法能夠快速判斷飲用水或污水處理所使用活性炭的阻力，可為活性炭濾池的運行和維護提供技術參考，利于產業化應用。

技術領域

本發明屬于水和污水處理領域，具體涉及一種生物活性炭的阻力測試系統及測試方法。此發明中介紹的方法能夠快速判斷飲用水或污水處理所使用活性炭的阻力，可為活性炭濾池的運行和維護提供技術參考。

背景技術

生物活性炭(BAC)在飲用水處理和污水處理中的應用越來越多。飲用水處理中，BAC作為深度處理工藝，與臭氧等聯合應用，可提高飲用水的品質。污水處理中活性炭多用于再生水的處理，二級出水經BAC處理后可進一步降低氨氮、有機物等污染物，達到河道補水或景觀用水的標準。因此，BAC在飲用水和污水處理中的重要性也日益增加。BAC除了可以去除水中的有機物、氨氮、顆粒物等，對個人護理品與藥品和消毒副產物前體物等污染物也有很好的去除作用。而且，生物活性炭通過活性炭中微生物的作用，可維持活性炭對氨氮和有機物等污染物的去除效果，因此活性炭的使用壽命很長。實際運行的水廠和污水廠經驗表明,某些水廠的活性炭使用時間超過10年，但仍可維持穩定的處理效果。

雖然活性炭可以使用很長時間，但是隨著活性炭的使用，活性炭會出現老化現象，具體表現為活性炭逐漸老化、強度降低、顆粒破碎、粒徑變小等。活性炭老化后性質發生變化，進而會導致濾池的運行偏離設計參數，使濾池運行受影響。如，隨著運行時間延長，濾池過濾阻力增加，積累在濾池上層的細顆粒活性炭使濾池變成表面過濾模式，降低活性炭濾池的納污能力和縮短了濾池的反沖時間。

目前實際工程中并沒有針對活性炭的老化進行設計，為了應對活性炭老化對活性炭濾池過濾性能的影響，水廠通常采用等待問題出現、然后采用工程手段解決問題的方法，或者采用邊摸索邊解決的方式，不斷調整濾池的運行參數。這大大增加了水廠的運行風險和運行成本。

根據Kozney-Karman公式可知，濾料粒徑是影響活性炭濾池過濾阻力的首要參數。活性炭老化后強度降低，反沖洗過程中活性炭顆粒相互摩擦，會使顆粒破碎，粒徑降低。這是導致濾池過濾阻力增加、濾池無法正常運行的主要原因。由于活性炭粒徑的國標測量方法都比較繁瑣，且需要相應的設備，所測得的參數還需要進行模型計算才能得出阻力，屬于阻力的間接測量，并且未考慮活性炭內部空隙等因素，容易導致較大的偏差。因此，如何快速、簡便的直接濾池的過濾阻力，對指導濾池運行具有重要意義。通過定期檢測濾池的過濾阻力，結合粒徑和強度參數，一方面可以積累數據，建立數據庫，盡早的預測活性炭的使用壽命；另一方面也可以根據檢測結果及時調整濾池運行參數，如提高反沖強度，排出部分小粒徑炭顆粒，降低阻力。但是經檢索，目前尚未有相關的設備和方法涉及BAC過濾阻力的測定，甚至相關的研究也鮮有報道。

例如，現有技術CN202393687U，供水管網管道阻力系數測試裝置，包括管道系統、壓力測試模塊、流量測試模塊和控制系統，所述管道系統包括主管段、支管段、前消火栓、中消火栓、后消火栓、所述壓力測試模塊包括壓力傳感器，所述壓力傳感器安裝在前消火栓和中消火栓上，在所述主管段上設有后控制閥門，在所述支管段上設有前控制閥門，所述壓力測試模塊通過一個接口轉換器與控制系統相連接，所述流量測試模塊包括超聲波流量計，所述超聲波流量計安裝在后消火栓上，在所述控制系統內部設有一套智能記錄系統。本技術測定對象為管道的阻力系數，管路的阻力主要來源于流體與管壁之間的邊界層，邊界層內流體較大的速度梯度產生了剪切力，進而表現為流體阻力和管道的摩擦力。但此系統無法實現活性炭阻力的測試。因為活性炭阻力測試中，恰恰需要屏蔽管路阻力帶來的影響。活性炭阻力測試中，需要采集的參數為活性炭的阻力，因此，測量時需要管路導致的阻力盡可能小，降低其對活性炭阻力測試的影響。即使管路阻力很低，也需要利用前述方法中的步驟2，進行空白系統的阻力測試，以保證活性炭阻力測試的準確性。另外，此系統測定的是需要利用測試裝置，在現場對消火栓拆裝，并需要較高的水流流速，才會在兩個消火栓之間檢測到壓力降。這降低了測試的可行性。