膜水処理システム（限外濾過（UF）、ナノ濾過（NF）、逆浸透（RO）など）では、活性炭は通常、脱塩や滅菌の中核となるコンポーネントではありませんが、重要な「プレフィルター」および「保護装置」としてかけがえのない役割を果たします。その用途は主に次の側面に反映されます。-
1. 残留塩素の徹底除去
逆浸透およびナノ濾過ポリアミド膜は、酸化剤に対して非常に敏感です。供給水中の残留塩素濃度が 0.1 ppm (mg/L) と低い場合でも、長時間接触すると膜のポリマー鎖が破壊される可能性があり、通常は数時間から数日以内に膜エレメントの脱塩速度が恒久的に低下します。活性炭フィルターは残留塩素濃度を安全なレベル以下に下げることができます。<0.01 ppm through efficient surface reduction reactions, completely eliminating its oxidative threat to the membrane.
理論的には、1 グラムの高品質活性炭で約 1 グラムの有効塩素を除去できます。-。実際の工学では、供給水の残留塩素濃度と流量に基づいて十分な空床接触時間（EBCT）を設計する必要があります。
2. 有機物を高効率に吸着し、膜ファウリングを低減
活性炭は、通常 700 ～ 1500 m²/g の大きな比表面積を持っています。これにより、水中の天然有機物（NOM）を効率的に吸着し、供給水のUV254値（共役二重結合やベンゼン環を含む有機物が特徴）を60%～90%低減し、全有機炭素（TOC）を20%～50%除去します。これにより、膜の汚れの原因となるコロイドおよび有機負荷が直接減少します。
汚れ指数の向上: 有機物を効果的に除去することにより、活性炭前処理によりその後の SDI (土壌密度指数) 値が大幅に低下し、逆浸透膜に適した給水が提供されます (SDI15 < 5、理想値 < 3)。
3. 生物活性炭 (BAC) の効果
Under suitable temperature (>15 度）および栄養条件下では、生物学的活性炭フィルターは 80% を超えるアンモニア態窒素 (NH3-N) 除去率と 50%-70% に達する生分解性溶存有機炭素 (BDOC) 除去率を達成でき、単純な物理吸着で達成される 20%-40% よりも大幅に高くなります。
注意事項と操作上のポイント：
1. 活性炭の種類の選択とパラメータ:
ヤシガラ活性炭: 非常によく発達した微細孔（孔径）を持っています。-<2nm), with iodine adsorption values typically >1000mg/g。残留塩素や小分子有機物に対して素早い吸着速度と高い吸着能力を示します。-
石炭-ベースの活性炭: ミクロ細孔とメソ細孔（細孔サイズ 2～50nm）の両方を持ちます。メチレンブルーの吸着値は150～250mg/gに達し、より大きな有機分子（フミン酸など）や水中の着色に対してより優れた除去効果をもたらします。
購入の際はヨウ素価、メチレンブルー価に加え、強度95％以上（作業時の破損や粉砕を少なくするため）、含水率8％以下にも注意してください。
2. 活性炭粉末の漏れ防止：
新しい活性炭のフラッシング: 新しくロードされた活性炭は、順方向と逆方向の両方の洗浄を受ける必要があります。フラッシング時間は通常、排水の濁りがなくなるまで 1 ～ 2 時間以上かかります。<1.0 NTU.
セキュリティフィルター：5μm精度のセキュリティフィルターを後から取り付ける必要があり、正常な差圧上昇率を確保します。フィルターエレメントがあまりにも早く黒くなる場合は、活性炭粉末の深刻な漏れを示しています。
3. 微生物の増殖と制御:
活性炭フィルターが管理されていない場合、流出細菌の数が流入水よりも 1 ～ 2 桁 (10 ～ 100 倍) 増加する可能性があります。
定期的な消毒: 1-3 か月ごとに 80 度以上の熱湯で少なくとも 30 分間洗い流すか、ショック投与のために非酸化性殺菌剤 (DBNPA など) を使用することをお勧めします。
設計の最適化: 微生物の長期滞留を避けるため、システム設計では、活性炭フィルターが毎日 10% 以上の定期的な逆洗または順洗浄操作を受けるようにする必要があります。{0}}
4. 吸着飽和と置換サイクル
重要な監視指標: 活性炭流出液中の残留塩素は、0 mg/L に維持されるように継続的にまたは少なくとも毎日監視する必要があります。塩素が検出された場合は、直ちに調査または交換する必要があります。
交換周期の目安：T（時間）｛{0}｝［活性炭充填量（kg）×単位吸着量（mgCl₂/g炭素）］／［流入流量（m3/h）×残留塩素濃度（mg/L）］により、交換周期（T）を予め推定することができます。
ここで、単位吸着容量は 10 ～ 15 mg Cl₂/g 炭素 (保守的な設計値) と見なされます。
例: 500 kg の活性炭を含むフィルターで、残留塩素濃度 1.5 mg/L、流量 50 m3/h で流入水を処理すると、理論上の塩素保持時間は約 (500 × 1000 × 10) / (50 × 1.5) ≈ 666 時間 (約 28 日) になります。これは塩素の保持時間のみです。実際の交換周期は、有機物の吸着を考慮して通常 6 ～ 24 か月に設定されており、実際のモニタリングデータに基づいて決定する必要があります。
5. 油圧制御および動作パラメータ
空ベッド接触時間 (EBCT) は重要な設計パラメーターです。残留塩素と有機物を除去する場合、EBCT は通常 10 ～ 15 分になるように設計されています。
逆洗流量: 12 ～ 15 m3/(m²·h) (つまり、12 ～ 15 m/h)、10 ～ 15 分間続きます。
空気スクラブ強度: 空気-水逆洗を組み合わせて使用する場合、空気強度は約 50～60 m3/(m²・h) です。
逆洗は通常、24 ～ 48 時間ごと、または入口圧力差が 0.5 ～ 1.0 bar 増加したときに実行されます。
