更換飲用水廠活性炭

　　由(you)于氣候變化(hua)，許多天然(ran)飲用(yong)水(shui)中(zhong)(zhong)的天然(ran)有(you)(you)機(ji)物增加。這(zhe)些(xie)有(you)(you)機(ji)物可以(yi)與氯(lv)結合形成(cheng)致癌(ai)消毒(du)副(fu)產(chan)(chan)物，促進水(shui)中(zhong)(zhong)細菌的再生，產(chan)(chan)生顏色、味道和氣味，進一步影響飲用(yong)水(shui)的質量(liang)。活(huo)性炭過濾(lv)是許多飲用(yong)水(shui)凈化(hua)設(she)施的一步，可以(yi)提高分(fen)布式水(shui)質的穩定性。

　　更換活性炭，改善飲用水過濾

　　介紹的飲(yin)(yin)用水處理廠有(you)七(qi)個(ge)使用活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)，可(ke)以(yi)從上游(you)上流式快速(su)砂濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)接收過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)液。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(圖(tu)1)來自(zi)兩個(ge)大(da)廳的水從兩個(ge)相反(fan)的方(fang)向(xiang)進(jin)入七(qi)個(ge)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)中的介質由三層組成。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)每96小時反(fan)洗(xi)一次飲(yin)(yin)用水廠的成品水，以(yi)清洗(xi)吸附(fu)的絮凝物(wu)，限制(zhi)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)上的生(sheng)物(wu)生(sheng)長。所有(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)炭(tan)之前，所有(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)都含(han)有(you)老化活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(>3年)。可(ke)以(yi)看出，假設(she)每個(ge)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)都是(shi)物(wu)理和生(sheng)物(wu)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)，3年后活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)幾乎沒有(you)吸附(fu)能力(li)，因此必(bi)須(xu)定(ding)期(qi)更(geng)換活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。

　　改進(jin)活性炭(tan)過濾系(xi)統

　　我(wo)們(men)研究了(le)五(wu)種活性(xing)炭過(guo)濾器，其中三種在實驗過(guo)程中進行了(le)改(gai)造(F4，F6和F7)兩者作為未(wei)改(gai)造的(de)對(dui)比(bi)。由于活性(xing)炭之(zhi)前沒(mei)有采(cai)樣(yang)點，為計算進入每(mei)個(ge)過(guo)濾器的(de)水量，建(jian)立了(le)一個(ge)數值模型。這表明(ming)A室向過(guo)濾器F1，F6和F7供(gong)水，而B室則向過(guo)濾器供(gong)水F3，F4和Rf5供(gong)水。參(can)考濾波(bo)(bo)(bo)器Rf主(zhu)要從A室接(jie)收水(73%來自A室)。因此，將修改(gai)的(de)濾波(bo)(bo)(bo)器F6和F7.參(can)考濾波(bo)(bo)(bo)器Rf2.比(bi)較修改(gai)后的(de)濾波(bo)(bo)(bo)器F4.參(can)考濾波(bo)(bo)(bo)器Rf5(圖1)比(bi)較。

　　上流(liu)砂濾(lv)清器(qi)和活性炭(tan)平(ping)行下游(you)濾(lv)清器(qi)的示意圖(tu)。深灰色框(kuang)架(F4，F6和F7)是活性炭(tan)過濾(lv)系(xi)統(tong)過濾(lv)系(xi)統(tong)，淺灰色框(kuang)架(Rf2和Rf5)是未改造的參考(kao)活性炭(tan)。有附加過濾(lv)器(qi)(F1和F3)。

　　在本研究的(de)(de)實(shi)驗過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中，活(huo)(huo)性炭(tan)的(de)(de)修(xiu)改如下：在改進的(de)(de)活(huo)(huo)性炭(tan)過(guo)(guo)濾(lv)器中，10%的(de)(de)床高飽和活(huo)(huo)性炭(tan)被(bei)新(xin)的(de)(de)活(huo)(huo)性炭(tan)取代(dai)，新(xin)的(de)(de)活(huo)(huo)性炭(tan)浸泡在清(qing)水(shui)中24小時，去除過(guo)(guo)濾(lv)介質中的(de)(de)任(ren)何(he)吸附空氣。改造過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中，改造后的(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)器無(wu)法(fa)工作，水(shui)流增加(jia)到其他(ta)過(guo)(guo)濾(lv)器。為避免在實(shi)驗過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中破壞飲(yin)用水(shui)的(de)(de)整體供應，依次改造不同的(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)器。使用新(xin)活(huo)(huo)性炭(tan)補充(chong)過(guo)(guo)濾(lv)器大約需要(yao)40小時，包(bao)括以(yi)下步驟：

1. 安裝液(ye)壓泵和噴射器，操作過(guo)濾器周(zhou)圍的(de)抽吸軟管(guan)，從過(guo)濾器上去(qu)(qu)除(chu)頂部活性(xing)炭(tan)漿液(ye)。泵送時間與需要去(qu)(qu)除(chu)的(de)活性(xing)炭(tan)質量(liang)成比例。

   
   

　　2.將浸泡過的新活(huo)性(xing)炭分(fen)配到舊過濾材料上。分(fen)配時間與需要更換的活(huo)性(xing)炭質量成正比。

　　3.黑色碳(tan)粉和灰(hui)分通過(guo)反復沖洗過(guo)濾(lv)器從新(xin)活性炭中(zhong)消除。**個過(guo)濾(lv)液通常被丟棄，因為高細顆粒。反洗時間與(yu)補充活性炭的質量成正比

　　在恢(hui)復(fu)使用(yong)過濾器之前(qian)，通(tong)常要檢查生物水質(zhi)。

　　新(xin)型活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具(ju)有(you)(you)微孔結構，預(yu)計有(you)(you)利于(yu)小型有(you)(you)機(ji)化合(he)(he)物相對于(yu)大型有(you)(you)機(ji)化合(he)(he)物的(de)(de)吸附。由于(yu)現有(you)(you)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)密(mi)度和尺寸與添加(jia)的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相似，它們將在(zai)反(fan)沖洗過程(cheng)中(zhong)完全混(hun)合(he)(he)，使(shi)新(xin)的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)分布(bu)在(zai)整(zheng)(zheng)個活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)過濾(lv)(lv)器中(zhong)。重(zhong)要的(de)(de)是(shi)，添加(jia)的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)密(mi)度與現有(you)(you)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相匹配，并在(zai)整(zheng)(zheng)個過濾(lv)(lv)器中(zhong)均(jun)勻分布(bu)。否則(ze)，過濾(lv)(lv)介(jie)質會完全清(qing)洗，反(fan)洗過程(cheng)中(zhong)可能會沖洗掉(diao)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。

　　改(gai)造后的(de)(de)(F6，F7和(he)F4)和(he)參考(Rf2和(he)Rf5)過(guo)濾器中(zhong)活性(xing)炭去除(chu)有機(ji)物級別的(de)(de)效(xiao)率。誤(wu)差(cha)棒表示通(tong)過(guo)誤(wu)差(cha)傳播計算的(de)(de)標準誤(wu)差(cha)(N=4)。

　　提高活性炭過濾器(qi)中有機物的去除效率

　　所有(you)(you)(you)(you)光(guang)(guang)學活(huo)性(xing)(吸收/發熒(ying)光(guang)(guang))有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物和有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)整(zheng)體去(qu)除效(xiao)率如圖2所示(shi)。該(gai)圖上的(de)(de)(de)誤差(cha)條表(biao)示(shi)由誤差(cha)傳播方法計(ji)算(suan)的(de)(de)(de)標準誤差(cha)，并且對于(yu)熒(ying)光(guang)(guang)測量(liang)而言*小。圖2顯示(shi)，以有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)為代表(biao)的(de)(de)(de)寬有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)池和非熒(ying)光(guang)(guang)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)池UV與吸收分數相比，本研究(jiu)中(zhong)的(de)(de)(de)生物過(guo)濾器優先(xian)去(qu)除有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)成分。相對較(jiao)低的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)去(qu)除表(biao)明大(da)多(duo)數有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物池由非熒(ying)光(guang)(guang)部分組成，去(qu)除相對較(jiao)差(cha)。但活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)補充后，包括(kuo)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)在(zai)內的(de)(de)(de)所有(you)(you)(you)(you)三級去(qu)除都得到了改(gai)善(shan)，表(biao)明對有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物去(qu)除有(you)(you)(you)(you)積極的(de)(de)(de)整(zheng)體影(ying)響。由于(yu)與新(xin)(xin)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)無(wu)關的(de)(de)(de)生物去(qu)除，增加的(de)(de)(de)去(qu)除*有(you)(you)(you)(you)可能歸因(yin)于(yu)對新(xin)(xin)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過(guo)濾材料的(de)(de)(de)吸附。

　　活(huo)性炭更換的經濟方面

　　從經濟角(jiao)度來看，添加一(yi)(yi)層活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)比再生或(huo)更(geng)換一(yi)(yi)整罐活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)更(geng)經濟。雖然改(gai)造活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過濾(lv)器有(you)一(yi)(yi)定的(de)(de)固(gu)定成(cheng)(cheng)本（如(ru)管(guan)理和(he)(he)安(an)裝(zhuang)時間、泵(beng)的(de)(de)收(shou)集(ji)和(he)(he)安(an)裝(zhuang)、生物(wu)測試(shi)），但大部分成(cheng)(cheng)本與要更(geng)換的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)數(shu)量成(cheng)(cheng)正比，提取和(he)(he)分配泵(beng)的(de)(de)時間、反洗時間、運(yun)輸和(he)(he)處置成(cheng)(cheng)本）。生物(wu)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)系(xi)(xi)統的(de)(de)運(yun)行成(cheng)(cheng)本遠低于活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)系(xi)(xi)統，估計節約2-3倍(bei)，使用(yong)壽命(ming)延長(chang)4-5倍(bei)。90%的(de)(de)過濾(lv)介質保持在(zai)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)生物(wu)過濾(lv)器中(zhong)，因此在(zai)改(gai)善新(xin)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)的(de)(de)同時，生物(wu)降解繼續有(you)助(zhu)于去除有(you)機物(wu)。