一、概述

二、結構組成

1. 罐體
   • 罐體是活性炭過濾器的外殼，通常采用碳鋼、不銹鋼或玻璃鋼等材質制作。碳鋼罐體成本較低，但需要進行防腐處理，以防止被水中的化學物質腐蝕；不銹鋼罐體（如 304 或 316 不銹鋼）具有良好的耐腐蝕性和較高的強度，適用于對水質要求較高的場合；玻璃鋼罐體質輕、耐腐蝕，并且具有良好的絕緣性，在一些特殊環境下有優勢。罐體形狀一般為圓柱形，其兩端設有封頭，罐體上還設有進出水口、排污口、人孔等接口，方便操作和維護。
2. 活性炭濾層
   • 活性炭濾層是活性炭過濾器的核心部分。活性炭通常呈顆粒狀或粉末狀填充在罐體內。顆粒活性炭具有較好的物理強度，不易破碎，使用壽命相對較長；粉末活性炭吸附速度快，但在過濾過程中容易流失，需要特殊的固定方式。活性炭的粒徑一般在 0.5 - 4mm 之間，其比表面積非常大，可達 500 - 1500m2/g，這使得它能夠提供大量的吸附位點。濾層的厚度根據過濾要求和處理水量等因素而定，一般在 0.5 - 2m 之間。
3. 布水系統
   • 布水系統位于過濾器的頂部，主要作用是將進水均勻地分布在活性炭濾層的表面。常見的布水系統有穿孔管布水器和噴頭布水器。穿孔管布水器是在一根或多根管道上開設小孔，使水通過小孔均勻地灑在活性炭濾層上；噴頭布水器則通過噴頭將水噴射成均勻的水霧狀，確保水能夠均勻地通過活性炭濾層進行過濾。良好的布水系統可以避免出現局部水流過快或過滿的現象，使活性炭能夠充分發揮吸附作用，提高過濾效果。
4. 集水系統
   • 集水系統位于過濾器的底部，用于收集經過活性炭過濾后的清水。一般采用多孔板或濾帽式集水器。多孔板上有許多小孔，過濾后的水通過小孔匯集到出水管道；濾帽式集水器則是在多孔板上安裝濾帽，濾帽可以防止活性炭顆粒流失，同時確保水能夠順利地被收集。
5. 反沖洗系統
   • 反沖洗系統是為了清潔活性炭濾層而設置的。當活性炭吸附了大量雜質后，其吸附能力會下降，通過反沖洗可以將活性炭表面和孔隙內的雜質沖洗掉，恢復其吸附性能。反沖洗系統包括反沖洗水泵、反沖洗管道、閥門等。反沖洗時，水從底部進入過濾器，反向沖洗活性炭濾層，將截留的雜質沖洗掉并隨反沖洗水從頂部的排污口排出。

三、工作原理

1. 吸附原理
   • 活性炭的吸附作用主要基于其高度發達的孔隙結構和巨大的比表面積。其孔隙分為微孔、中孔和大孔。微孔的孔徑小于 2nm，主要用于吸附小分子物質，如水中的有機物分子（如農藥、多環芳烴等）、余氯（Cl?、HClO 等）、重金屬離子（如汞、鉛等）；中孔（孔徑在 2 - 50nm 之間）和大孔（孔徑大于 50nm）則有助于大分子物質的吸附和擴散，例如水中的腐殖酸、富里酸等大分子有機物可以被中孔和大孔吸附。
   • 活性炭表面的官能團（如羧基、羥基等）也在吸附過程中發揮作用。這些官能團可以與水中的一些物質發生化學吸附，例如，官能團可以與余氯發生氧化還原反應，將余氯去除；與重金屬離子發生離子交換或絡合反應，從而吸附重金屬離子。
2. 過濾過程
   • 含有雜質的水從活性炭過濾器的頂部進入，通過布水系統均勻地分布在活性炭濾層的表面。水在重力作用下緩慢地通過活性炭濾層，水中的有機物、余氯、色素、異味物質等被活性炭吸附。經過充分吸附后的清澈水通過集水系統從底部的出水口流出。

四、性能特點

1. 吸附能力強
   • 能夠有效去除水中的多種有害物質，如對水中有機物的去除率較高。例如，在飲用水處理中，它可以去除水中大部分的天然有機物（如腐殖質）和人工合成有機物（如農藥殘留），降低化學需氧量（COD），一般可使 COD 降低 30% - 70%；對于水中的余氯，能夠幾乎**去除，確保飲用水的安全性和口感；對水中的色素和異味也有很好的去除效果，能使水的顏色變淺，異味消失。
2. 適用范圍廣
   • 可以處理不同類型的水，包括地表水、地下水、工業廢水和生活污水等。在工業廢水處理中，對于含有高濃度有機物的廢水（如印染廢水、制藥廢水等），活性炭過濾器可以作為預處理或深度處理設備，減輕后續處理工藝的負擔；在飲用水處理中，它是保障水質安全和口感的重要設備；在游泳池水處理中，可用于去除水中的有機物、余氯和人體分泌物帶來的異味等。
3. 運行成本相對較低
   • 活性炭的價格相對較為合理，且在正常運行條件下，只要定期進行反沖洗和維護，其使用壽命可以得到有效延長，從而降低了設備的運行成本。不過，當活性炭吸附飽和后，需要更換活性炭，這會產生一定的成本，但與其他一些高精度的水處理設備（如反滲透設備）相比，活性炭過濾器的運行成本還是較低的。
4. 操作簡單方便
   • 活性炭過濾器的結構相對簡單，設備的操作和維護較為容易。一般只需要定期進行反沖洗操作，檢查進出水的水質和壓力等參數，以及適時更換活性炭即可。其自動化程度也可以根據實際需求進行調整，例如，可以設置自動反沖洗程序，根據時間或壓力差等條件自動觸發反沖洗操作，減少人工干預。

五、應用領域

1. 飲用水處理
   • 作為飲用水深度凈化的關鍵設備，活性炭過濾器可以去除水中的農藥殘留、消毒副產物、嗅味物質等。在小型的家庭凈水器中，活性炭濾芯是常見的部件；在大型的城市自來水廠，活性炭過濾器也用于提高飲用水的品質，為居民提供更安全、更可口的飲用水。
2. 工業廢水處理
   • 在化工、制藥、印染、電鍍等工業廢水處理過程中，活性炭過濾器用于吸附廢水中的有機物、重金屬離子等有害物質。例如，在制藥廢水處理中，它可以吸附廢水中的藥物殘留和有機合成**，降低廢水的毒性；在印染廢水處理中，用于去除廢水中的染料和助劑，減輕廢水的色度和有機物含量，為后續的生物處理或其他深度處理工藝創造良好的條件。
3. 游泳池水處理
   • 用于去除游泳池水中的有機物（如人體分泌物、汗液等）、余氯和異味。游泳池水在循環過濾過程中，經過活性炭過濾器后，水質更加清澈，無異味，為游泳者提供良好的游泳環境。同時，它還可以與其他水處理設備（如砂濾器、消毒設備等）配合使用，**游泳池水的化學穩定性和微生物安全性。