更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候變化，許(xu)多(duo)天(tian)然飲(yin)用水(shui)中(zhong)的(de)天(tian)然有機(ji)物(wu)增加。這(zhe)些有機(ji)物(wu)可以(yi)與氯結合形(xing)成致癌消毒副產物(wu)，促進(jin)水(shui)中(zhong)細菌(jun)的(de)再(zai)生，產生顏色、味道(dao)和氣味，進(jin)一步影響飲(yin)用水(shui)的(de)質量。活性炭過濾(lv)是許(xu)多(duo)飲(yin)用水(shui)凈化設施的(de)一步，可以(yi)提(ti)高分布式水(shui)質的(de)穩定性。

　　更換活性炭，改善飲(yin)用水過濾

　　介紹的(de)飲用(yong)水處(chu)理廠有(you)七個(ge)(ge)使用(yong)活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器，可(ke)以從上(shang)游(you)上(shang)流(liu)式快速(su)砂濾(lv)(lv)(lv)器接(jie)收過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)液。活(huo)性(xing)炭(tan)(圖1)來自(zi)兩(liang)個(ge)(ge)大(da)廳的(de)水從兩(liang)個(ge)(ge)相(xiang)反的(de)方向進入(ru)七個(ge)(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器中的(de)介質由三層(ceng)組(zu)成。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器每96小時反洗一(yi)次飲用(yong)水廠的(de)成品水，以清洗吸附(fu)的(de)絮凝物，限制過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器上(shang)的(de)生物生長。所(suo)有(you)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器炭(tan)之前，所(suo)有(you)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器都含有(you)老(lao)化活(huo)性(xing)炭(tan)(>3年)。可(ke)以看出，假設每個(ge)(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器都是物理和(he)生物過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器，3年后(hou)活(huo)性(xing)炭(tan)幾(ji)乎沒有(you)吸附(fu)能(neng)力(li)，因此必須(xu)定期更換(huan)活(huo)性(xing)炭(tan)。

　　改進(jin)活(huo)性炭過(guo)濾(lv)系(xi)統

　　我們研究了(le)五種活性炭過(guo)濾(lv)器(qi)(qi)，其中(zhong)三種在實驗(yan)過(guo)程中(zhong)進行了(le)改造(zao)(F4，F6和F7)兩者作(zuo)為未(wei)改造(zao)的對比。由于(yu)活性炭之前沒有采樣點(dian)，為計算(suan)進入每個過(guo)濾(lv)器(qi)(qi)的水(shui)(shui)量，建立了(le)一個數值模(mo)型(xing)。這表明(ming)A室向過(guo)濾(lv)器(qi)(qi)F1，F6和F7供(gong)水(shui)(shui)，而B室則向過(guo)濾(lv)器(qi)(qi)供(gong)水(shui)(shui)F3，F4和Rf5供(gong)水(shui)(shui)。參考濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)Rf主要從A室接收水(shui)(shui)(73%來(lai)自A室)。因此，將修(xiu)改的濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)F6和F7.參考濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)Rf2.比較修(xiu)改后的濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)F4.參考濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)Rf5(圖1)比較。

　　上流砂濾(lv)(lv)清器(qi)和(he)活性炭(tan)平行下游(you)濾(lv)(lv)清器(qi)的(de)示意(yi)圖。深灰(hui)色框架(F4，F6和(he)F7)是活性炭(tan)過濾(lv)(lv)系統(tong)過濾(lv)(lv)系統(tong)，淺(qian)灰(hui)色框架(Rf2和(he)Rf5)是未改(gai)造的(de)參考活性炭(tan)。有附加過濾(lv)(lv)器(qi)(F1和(he)F3)。

　　在(zai)(zai)本研究(jiu)的(de)實(shi)驗過(guo)(guo)程中，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的(de)修改(gai)(gai)如下：在(zai)(zai)改(gai)(gai)進的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)中，10%的(de)床高(gao)飽和活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)被新的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)取(qu)代，新的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)浸(jin)泡在(zai)(zai)清水(shui)(shui)中24小時，去除過(guo)(guo)濾(lv)(lv)介(jie)質(zhi)中的(de)任何(he)吸附空氣。改(gai)(gai)造過(guo)(guo)程中，改(gai)(gai)造后的(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)無(wu)法(fa)工作(zuo)，水(shui)(shui)流增加到其他(ta)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)。為避(bi)免在(zai)(zai)實(shi)驗過(guo)(guo)程中破壞飲用(yong)水(shui)(shui)的(de)整體供應，依次改(gai)(gai)造不同(tong)的(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)。使用(yong)新活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)補充過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)大約(yue)需要40小時，包括(kuo)以下步驟：

1. 安裝液壓泵和(he)噴射器，操(cao)作過濾器周圍的(de)抽吸軟管，從(cong)過濾器上(shang)去除頂(ding)部(bu)活(huo)性炭漿(jiang)液。泵送(song)時(shi)間與需(xu)要去除的(de)活(huo)性炭質量成比例。

   
   

　　2.將浸泡過的(de)新(xin)活性(xing)(xing)炭(tan)分配(pei)到舊過濾材料上。分配(pei)時間與需要更(geng)換的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)質量成正(zheng)比(bi)。

　　3.黑(hei)色碳粉和灰分(fen)通過反復沖洗(xi)過濾(lv)器從新活(huo)性炭中(zhong)消除。**個過濾(lv)液(ye)通常(chang)被丟棄，因為高細顆粒。反洗(xi)時(shi)間與(yu)補充活(huo)性炭的質(zhi)量(liang)成正(zheng)比

　　在恢復使用過(guo)濾器(qi)之前，通常要檢(jian)查生(sheng)物水質。

　　新(xin)型(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有微孔結構，預計有利于(yu)小(xiao)型(xing)有機(ji)化(hua)合(he)物相(xiang)對于(yu)大型(xing)有機(ji)化(hua)合(he)物的(de)吸附。由于(yu)現有活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)密度(du)和尺寸(cun)與添加的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相(xiang)似，它們將在(zai)反(fan)沖洗(xi)(xi)過(guo)程(cheng)中完全(quan)混合(he)，使新(xin)的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)分(fen)布在(zai)整個(ge)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)過(guo)濾器(qi)(qi)中。重要(yao)的(de)是(shi)，添加的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)密度(du)與現有活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相(xiang)匹(pi)配，并(bing)在(zai)整個(ge)過(guo)濾器(qi)(qi)中均(jun)勻分(fen)布。否則，過(guo)濾介質會(hui)完全(quan)清洗(xi)(xi)，反(fan)洗(xi)(xi)過(guo)程(cheng)中可能會(hui)沖洗(xi)(xi)掉活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。

　　改(gai)造后(hou)的(de)(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過濾器(qi)中活性炭去除有機物級別的(de)效率(lv)。誤(wu)差棒表示通過誤(wu)差傳(chuan)播計算的(de)標準誤(wu)差(N=4)。

　　提高活性(xing)炭(tan)過濾器中有機物的去除效率

　　所有(you)(you)(you)(you)光(guang)學(xue)活(huo)性(吸收(shou)/發(fa)熒光(guang))有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物和(he)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳(tan)的整(zheng)體去(qu)(qu)除(chu)(chu)效率如圖2所示。該圖上(shang)的誤差(cha)(cha)條表(biao)示由誤差(cha)(cha)傳(chuan)播方法計算(suan)的標準誤差(cha)(cha)，并且(qie)對(dui)于熒光(guang)測量而言*小(xiao)。圖2顯示，以(yi)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳(tan)為代表(biao)的寬(kuan)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)池和(he)非(fei)熒光(guang)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)池UV與(yu)吸收(shou)分數(shu)相比(bi)，本研究中(zhong)的生物過濾器優先去(qu)(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)成分。相對(dui)較(jiao)低的有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳(tan)去(qu)(qu)除(chu)(chu)表(biao)明大多數(shu)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物池由非(fei)熒光(guang)部分組成，去(qu)(qu)除(chu)(chu)相對(dui)較(jiao)差(cha)(cha)。但活(huo)性炭(tan)補充(chong)后，包括(kuo)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳(tan)在內(nei)的所有(you)(you)(you)(you)三級去(qu)(qu)除(chu)(chu)都得到了改(gai)善，表(biao)明對(dui)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物去(qu)(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)(you)(you)積(ji)極(ji)的整(zheng)體影響。由于與(yu)新活(huo)性炭(tan)無關(guan)的生物去(qu)(qu)除(chu)(chu)，增(zeng)加(jia)的去(qu)(qu)除(chu)(chu)*有(you)(you)(you)(you)可能歸(gui)因于對(dui)新活(huo)性炭(tan)過濾材料的吸附。

　　活性炭更換的經濟方面

　　從(cong)經(jing)濟(ji)角度來看，添加一(yi)層(ceng)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)比再生(sheng)或(huo)更換一(yi)整罐活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)更經(jing)濟(ji)。雖然改造活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)過(guo)濾(lv)(lv)器有一(yi)定的(de)(de)固定成(cheng)本（如管(guan)理和(he)安裝時(shi)(shi)間、泵的(de)(de)收集(ji)和(he)安裝、生(sheng)物(wu)測(ce)試(shi)），但大(da)部分成(cheng)本與要更換的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)數量成(cheng)正比，提取和(he)分配泵的(de)(de)時(shi)(shi)間、反洗(xi)時(shi)(shi)間、運輸和(he)處置成(cheng)本）。生(sheng)物(wu)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)系統的(de)(de)運行(xing)成(cheng)本遠(yuan)低于活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)系統，估計節約2-3倍，使用壽命延長(chang)4-5倍。90%的(de)(de)過(guo)濾(lv)(lv)介質(zhi)保持在(zai)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)生(sheng)物(wu)過(guo)濾(lv)(lv)器中(zhong)，因(yin)此在(zai)改善(shan)新活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)的(de)(de)同時(shi)(shi)，生(sheng)物(wu)降解繼續有助于去(qu)除有機物(wu)。