更換飲用水廠活性炭

　　由于氣(qi)候變化，許(xu)多天然飲(yin)用水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)天然有機物(wu)增加。這(zhe)些(xie)有機物(wu)可以與氯結(jie)合形成致癌消毒副(fu)產物(wu)，促進水(shui)(shui)(shui)中(zhong)細菌(jun)的(de)(de)再(zai)生，產生顏色、味道(dao)和氣(qi)味，進一(yi)步影(ying)響(xiang)飲(yin)用水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)質量(liang)。活性炭過(guo)濾(lv)是許(xu)多飲(yin)用水(shui)(shui)(shui)凈化設施的(de)(de)一(yi)步，可以提高(gao)分布式水(shui)(shui)(shui)質的(de)(de)穩定性。

　　更換活性炭(tan)，改善(shan)飲用水(shui)過濾

　　介(jie)紹的(de)(de)(de)(de)飲用(yong)水(shui)處理廠(chang)(chang)有(you)(you)七個(ge)使用(yong)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器，可以(yi)(yi)從上游上流式快(kuai)速砂(sha)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器接(jie)收過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)液。活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(圖1)來自(zi)兩(liang)個(ge)大廳的(de)(de)(de)(de)水(shui)從兩(liang)個(ge)相反的(de)(de)(de)(de)方向進入(ru)七個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器中的(de)(de)(de)(de)介(jie)質(zhi)由三層組成。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器每96小時反洗(xi)一(yi)次飲用(yong)水(shui)廠(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)成品水(shui)，以(yi)(yi)清(qing)洗(xi)吸附的(de)(de)(de)(de)絮凝物(wu)(wu)，限制(zhi)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器上的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)生長。所(suo)有(you)(you)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器炭(tan)(tan)之前，所(suo)有(you)(you)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器都(dou)含有(you)(you)老(lao)化活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(>3年(nian))。可以(yi)(yi)看出，假設每個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器都(dou)是物(wu)(wu)理和生物(wu)(wu)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器，3年(nian)后活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)幾乎沒(mei)有(you)(you)吸附能力，因(yin)此必須定期(qi)更換活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)。

　　改進活(huo)性炭過濾系統

　　我們研究了五種活(huo)性炭過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)，其中(zhong)三(san)種在實驗過程中(zhong)進行(xing)了改造(F4，F6和F7)兩者作為(wei)未改造的(de)(de)對比。由于活(huo)性炭之前沒(mei)有采樣(yang)點，為(wei)計算進入每個過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)水量(liang)，建立了一個數值模型(xing)。這表明A室(shi)向過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)F1，F6和F7供(gong)(gong)水，而B室(shi)則向過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)供(gong)(gong)水F3，F4和Rf5供(gong)(gong)水。參(can)考濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)Rf主要從A室(shi)接收水(73%來自A室(shi))。因此，將修改的(de)(de)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)F6和F7.參(can)考濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)Rf2.比較(jiao)修改后的(de)(de)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)F4.參(can)考濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)Rf5(圖1)比較(jiao)。

　　上(shang)流砂濾清器和(he)活(huo)性炭平行下游濾清器的示意圖。深灰色(se)框(kuang)架(F4，F6和(he)F7)是活(huo)性炭過濾系統(tong)過濾系統(tong)，淺灰色(se)框(kuang)架(Rf2和(he)Rf5)是未改造(zao)的參(can)考活(huo)性炭。有附加(jia)過濾器(F1和(he)F3)。

　　在(zai)本研究的(de)(de)實(shi)驗(yan)(yan)過(guo)(guo)程中(zhong)，活性(xing)炭(tan)的(de)(de)修(xiu)改(gai)如下(xia)：在(zai)改(gai)進的(de)(de)活性(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)，10%的(de)(de)床高飽和活性(xing)炭(tan)被新(xin)的(de)(de)活性(xing)炭(tan)取(qu)代，新(xin)的(de)(de)活性(xing)炭(tan)浸泡在(zai)清水中(zhong)24小(xiao)時，去除過(guo)(guo)濾(lv)(lv)介質中(zhong)的(de)(de)任何(he)吸附空氣。改(gai)造(zao)過(guo)(guo)程中(zhong)，改(gai)造(zao)后的(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)無法工作，水流增加(jia)到其(qi)他過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)。為避免在(zai)實(shi)驗(yan)(yan)過(guo)(guo)程中(zhong)破(po)壞飲用(yong)水的(de)(de)整體供應，依次改(gai)造(zao)不同的(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)。使用(yong)新(xin)活性(xing)炭(tan)補(bu)充過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)大(da)約需要40小(xiao)時，包括(kuo)以下(xia)步驟：

1. 安裝(zhuang)液(ye)壓泵和(he)噴射器(qi)，操作過濾器(qi)周圍(wei)的抽吸軟(ruan)管，從過濾器(qi)上去除頂部活(huo)性炭(tan)漿液(ye)。泵送時間(jian)與需要去除的活(huo)性炭(tan)質量(liang)成比例。

   
   

　　2.將浸泡過(guo)的新(xin)活性(xing)炭分(fen)配到舊過(guo)濾材料上。分(fen)配時(shi)間與需(xu)要更換的活性(xing)炭質量成正(zheng)比。

　　3.黑(hei)色碳粉和灰分通(tong)過反復沖洗(xi)過濾器從新活(huo)性炭中消除。**個過濾液通(tong)常被(bei)丟棄，因(yin)為高細顆(ke)粒。反洗(xi)時間與補充活(huo)性炭的(de)質量成正比

　　在恢復使用過濾器之前(qian)，通常(chang)要檢查生物水質。

　　新型(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有(you)(you)(you)微孔(kong)結(jie)構，預計有(you)(you)(you)利(li)于(yu)(yu)小型(xing)有(you)(you)(you)機化(hua)(hua)合(he)物(wu)相(xiang)對于(yu)(yu)大型(xing)有(you)(you)(you)機化(hua)(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)吸(xi)附。由(you)于(yu)(yu)現有(you)(you)(you)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)密(mi)度(du)(du)和尺寸(cun)與添加的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相(xiang)似(si)，它們將在反沖(chong)洗過(guo)程中(zhong)完(wan)全混合(he)，使新的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)分布(bu)在整個活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)過(guo)濾(lv)器(qi)(qi)中(zhong)。重要的(de)(de)是，添加的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)密(mi)度(du)(du)與現有(you)(you)(you)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相(xiang)匹配，并在整個過(guo)濾(lv)器(qi)(qi)中(zhong)均勻分布(bu)。否則，過(guo)濾(lv)介質會完(wan)全清洗，反洗過(guo)程中(zhong)可能會沖(chong)洗掉活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。

　　改(gai)造后的(de)(F6，F7和(he)F4)和(he)參(can)考(Rf2和(he)Rf5)過濾器中活性炭(tan)去除有機物(wu)級別(bie)的(de)效率。誤差(cha)棒表示通(tong)過誤差(cha)傳播(bo)計算的(de)標準誤差(cha)(N=4)。

　　提高活性炭過濾器中有機物(wu)的去除效率

　　所有(you)(you)光(guang)學(xue)活性(吸收(shou)/發熒光(guang))有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)和有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)的(de)(de)整體去(qu)(qu)除(chu)(chu)效(xiao)率如圖(tu)2所示。該圖(tu)上的(de)(de)誤(wu)(wu)差條表(biao)示由(you)(you)誤(wu)(wu)差傳播方法計(ji)算的(de)(de)標準誤(wu)(wu)差，并且對于熒光(guang)測量而言(yan)*小。圖(tu)2顯示，以有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)為代表(biao)的(de)(de)寬有(you)(you)機(ji)(ji)池(chi)(chi)和非熒光(guang)有(you)(you)機(ji)(ji)池(chi)(chi)UV與(yu)吸收(shou)分數相(xiang)比，本研究中的(de)(de)生物(wu)過濾(lv)器(qi)優先去(qu)(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)機(ji)(ji)成(cheng)分。相(xiang)對較低(di)的(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)去(qu)(qu)除(chu)(chu)表(biao)明大多(duo)數有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)池(chi)(chi)由(you)(you)非熒光(guang)部分組成(cheng)，去(qu)(qu)除(chu)(chu)相(xiang)對較差。但活性炭補充后，包括有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)在內的(de)(de)所有(you)(you)三級去(qu)(qu)除(chu)(chu)都(dou)得到了改善，表(biao)明對有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)去(qu)(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)積(ji)極的(de)(de)整體影(ying)響(xiang)。由(you)(you)于與(yu)新活性炭無關的(de)(de)生物(wu)去(qu)(qu)除(chu)(chu)，增加的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)*有(you)(you)可能歸(gui)因(yin)于對新活性炭過濾(lv)材料的(de)(de)吸附。

　　活性(xing)炭更換(huan)的(de)經(jing)濟方面

　　從(cong)經濟角度來看，添(tian)加一(yi)層活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)比(bi)(bi)再生或更換一(yi)整(zheng)罐活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)更經濟。雖(sui)然(ran)改(gai)造活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)過(guo)濾器有一(yi)定(ding)的固定(ding)成本（如(ru)管理和安(an)裝(zhuang)時(shi)間(jian)(jian)、泵的收集和安(an)裝(zhuang)、生物(wu)測試），但(dan)大(da)部分成本與要更換的活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)數量成正比(bi)(bi)，提取和分配泵的時(shi)間(jian)(jian)、反洗時(shi)間(jian)(jian)、運輸和處(chu)置成本）。生物(wu)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)系(xi)統(tong)的運行成本遠低于活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)系(xi)統(tong)，估計節約(yue)2-3倍，使用壽命延長4-5倍。90%的過(guo)濾介(jie)質保持(chi)在活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)生物(wu)過(guo)濾器中，因(yin)此在改(gai)善新活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附的同時(shi)，生物(wu)降解繼續有助于去除有機物(wu)。