一、基本介绍
活性炭过滤器是一种常见的水处理设备，它利用活性炭的吸附性能来去除水中的杂质、异味、余氯、部分重金属离子和有机物等，从而提高水质。
二、工作原理
吸附原理
活性炭具有高度发达的孔隙结构，这些孔隙分为微孔（直径小于 2nm）、中孔（直径在 2 - 50nm 之间）和大孔（直径大于 50nm）。每克活性炭的比表面积可高达 500 - 1500 平方米，巨大的比表面积为吸附作用提供了充足的空间。
当含有杂质的水通过活性炭过滤器时，水中的杂质分子在范德华力、化学键力等作用下被吸附到活性炭的孔隙表面。对于不同类型的杂质，吸附方式有所不同。例如，有机物分子主要通过物理吸附进入活性炭的微孔和中孔，而对于余氯，活性炭表面的还原性基团（如碳 - 碳双键等）会与之发生化学反应，将余氯还原为氯离子，从而实现去除。
同时，活性炭对水中的色度和异味也有很好的去除效果。水中产生颜色和异味的物质，如腐殖质、酚类化合物等，能够被活性炭吸附，使水的感官性状得到显著改善。
三、结构组成
罐体
材质：活性炭过滤器的罐体材质多样，常见的有碳钢、不锈钢和玻璃钢。碳钢罐体成本较低，但需要进行防腐处理；不锈钢罐体（如 304、316 不锈钢）耐腐蚀性强，适用于对水质要求较高、特别是涉及食品、制药等行业的场合；玻璃钢罐体质轻、耐腐蚀，是另一种常用的材质。
形状和尺寸：罐体形状通常为圆筒形。其尺寸大小根据处理水量和过滤速度等因素确定。一般来说，罐体的直径从 300mm 到 2000mm 不等，高度在 1000 - 3000mm 之间。在罐体的上部设有进水口，下部设有出水口，这样可以保证水能够自上而下地通过活性炭层进行过滤。此外，罐体底部还设有排污口，用于定期排出沉积在底部的杂质和反冲洗时排出污水。
活性炭滤料
种类和特性：活性炭按原料可分为椰壳活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭等。椰壳活性炭具有强度高、吸附性能好等优点，是优质的滤料，尤其适用于对水质要求较高的场合；果壳活性炭也有较好的吸附性能；煤质活性炭成本较低，适用范围广。活性炭的颗粒大小一般在 0.5 - 4mm 之间，颗粒形状有柱状、颗粒状等。不同的颗粒形状和大小会影响其水力性能和吸附效率。
装填量和分布：活性炭的装填量根据罐体大小和处理水量来确定。在装填过程中，要保证活性炭均匀分布在罐体内，避免出现局部空缺或堆积过密的情况。这是因为只有水流均匀地通过活性炭层，才能充分发挥其吸附作用。如果装填不均匀，可能会导致水流短路，部分水未经充分吸附就流出过滤器，影响过滤效果。
支撑层和布水系统
支撑层：位于罐体底部，主要作用是支撑活性炭滤料，防止其泄漏。支撑层通常由砾石、石英砂等材料组成，其颗粒大小从下往上逐渐减小。上层的颗粒直径一般在 2 - 4mm 之间，通过这种分层结构，为活性炭提供稳定的支撑结构。
布水系统：位于罐体顶部，用于将进水均匀地分布在活性炭层的上表面。常见的布水方式有穿孔管布水、喷头布水等。布水系统能够保证水流均匀地通过活性炭层，避免出现局部水流过快或过慢的现象，从而防止水流短路，提高过滤效果。
反冲洗系统
反冲洗目的：在活性炭过滤器长期运行后，活性炭表面会吸附大量杂质，导致其吸附效率下降。反冲洗就是为了恢复活性炭的吸附性能，通过反向水流将活性炭表面的杂质冲刷掉。同时，反冲洗还可以去除活性炭层中的悬浮物和破碎的活性炭颗粒。
反冲洗方式和组件：反冲洗一般采用水反冲洗或气 - 水联合反冲洗。反冲洗系统包括反冲洗水泵、反冲洗进水口、反冲洗排水口等组件。在反冲洗时，反冲洗水从底部进入罐体，通过活性炭层，将吸附的杂质和破碎的活性炭颗粒从上部排水口排出。气 - 水联合反冲洗则是在反冲洗水中加入压缩空气，利用空气的搅动作用增强反冲洗效果，使活性炭颗粒之间相互摩擦，更有效地去除吸附的杂质。
四、性能特点
吸附性能强
活性炭过滤器对水中多种杂质都有良好的去除效果。对于有机物，其去除率可达 60% - 80%（具体取决于有机物的种类和浓度）。例如，在处理含有腐殖质的地表水时，能够有效降低水中有机物含量，减少后续消毒过程中产生的消毒副产物。对余氯的去除率可达 90% 以上，这对于需要去除余氯的场合（如某些工业用水和生活饮用水）非常重要，因为余氯可能会对后续的生产过程或人体健康产生不利影响。此外，它对色度和异味也有很好的去除能力，能使水的颜色变浅、异味消失，显著改善水质的感官性状。
可深度净化水质
作为深度处理设备，活性炭过滤器可以与其他水处理设备（如砂滤器、离子交换器等）联合使用。在自来水厂中，它可以作为砂滤后的深度处理单元，进一步去除水中的微量有机物和余氯，提高饮用水的品质和安全性。在工业生产中，它可以与其他预处理设备配合，为高精度的工艺用水提供更纯净的水源，满足如电子芯片制造等对水质要求极高的工业生产过程。
运行稳定可靠
只要定期进行反冲洗和维护，活性炭过滤器能够保持长期稳定的运行。活性炭滤料的使用寿命一般在 1 - 2 年（具体取决于水质和运行条件），更换周期相对较长。而且设备的操作和管理较为方便，不需要复杂的技术和频繁的人工干预，通常只需定期检查进出水水质、压力等参数，以及进行反冲洗操作即可。
适用范围广
活性炭过滤器可以处理各种类型的水，包括地表水、地下水、工业废水和生活污水等。对于不同的水质，只需根据主要污染物的性质和浓度，选择合适的活性炭种类、装填量和运行参数（如过滤速度、反冲洗频率等），就可以达到较好的过滤效果。例如，在处理含有机物污染的工业废水时，可以选择吸附性能好的椰壳活性炭，并适当降低过滤速度，以提高有机物的去除率。
五、应用领域
生活饮用水处理
在自来水厂的水处理工艺中，活性炭过滤器是深度处理的重要环节。它可以去除水中的微量有机物、余氯和异味，提高饮用水的品质和安全性，使居民能够饮用口感良好、无异味的健康水。在一些小型的直饮水设备和家庭净水器中，活性炭过滤器也是核心部件之一，能够直接为用户提供优质的饮用水。
工业用水处理
电子工业：电子芯片制造等高精度工业生产过程对水中的有机物和颗粒杂质要求极高。活性炭过滤器可以去除水中的有机物，防止其在芯片制造过程中对产品质量产生不良影响，确保生产出的电子产品质量稳定可靠。同时，它还可以去除水中的微量余氯，避免余氯对电子元件的腐蚀。
化工行业：在化工生产过程中，许多化学反应对水质的纯净度有严格要求。活性炭过滤器用于化工生产过程中的工艺用水处理，去除水中的有机物和余氯，为化学反应提供纯净的水源，避免杂质对化学反应和产品质量的干扰。例如，在制药、化妆品等精细化工行业，活性炭过滤器可以确保原料用水和产品洗涤用水的质量。
电镀行业：电镀过程中，水中的有机物和杂质可能会影响电镀层的质量。活性炭过滤器可以去除水中的有机物，提高电镀用水的质量，使电镀层更加均匀、光滑，提高产品的质量和外观。
污水处理与回用
在污水处理厂中，活性炭过滤器可以用于处理二级出水，进一步去除水中的有机物、色度和异味，使污水达到回用标准，实现水资源的再生利用。在一些工业废水处理中，如印染废水、电镀废水等，活性炭过滤器也可以作为深度处理设备，去除废水中的难降解有机物，降低废水的毒性，使其能够达标排放或回用。例如，对于印染废水，活性炭过滤器可以去除废水中的染料和助剂等有机物，减少废水的色度和化学需氧量（COD），提高废水的可处理性和回用潜力。