更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候(hou)變化，許(xu)多(duo)天(tian)然飲用水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)天(tian)然有機物增加。這些有機物可以與氯結合形成致癌消毒副(fu)產物，促進(jin)(jin)水(shui)中(zhong)(zhong)細菌(jun)的(de)再生，產生顏色、味(wei)道和氣味(wei)，進(jin)(jin)一步(bu)(bu)影響飲用水(shui)的(de)質量。活性炭(tan)過濾是許(xu)多(duo)飲用水(shui)凈(jing)化設施的(de)一步(bu)(bu)，可以提高分布式水(shui)質的(de)穩定性。

　　更換活性炭，改善(shan)飲(yin)用水過(guo)濾

　　介紹的(de)飲用(yong)水處理廠有七個使用(yong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)，可(ke)以從上游上流式快速砂(sha)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)接收(shou)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)液。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(圖1)來(lai)自兩個大廳的(de)水從兩個相反的(de)方向進(jin)入七個過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)中的(de)介質由三層組成。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)每96小時反洗(xi)一次飲用(yong)水廠的(de)成品水，以清洗(xi)吸附的(de)絮凝(ning)物(wu)，限制過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)上的(de)生(sheng)物(wu)生(sheng)長(chang)。所(suo)有過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)炭之前，所(suo)有過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)都含有老化活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(>3年(nian))。可(ke)以看出(chu)，假設每個過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)都是(shi)物(wu)理和生(sheng)物(wu)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)，3年(nian)后(hou)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭幾乎沒(mei)有吸附能(neng)力(li)，因(yin)此必(bi)須定期更換活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭。

　　改進活性炭過濾系統

　　我們研究了(le)(le)五(wu)種活(huo)性(xing)炭過(guo)濾(lv)器(qi)，其中三種在實驗過(guo)程中進(jin)行(xing)了(le)(le)改(gai)(gai)造(F4，F6和(he)(he)F7)兩者作(zuo)為未改(gai)(gai)造的(de)對比(bi)。由于活(huo)性(xing)炭之(zhi)前沒有采樣點，為計算進(jin)入每(mei)個(ge)過(guo)濾(lv)器(qi)的(de)水(shui)量(liang)，建立了(le)(le)一個(ge)數值模型(xing)。這表明(ming)A室向過(guo)濾(lv)器(qi)F1，F6和(he)(he)F7供水(shui)，而(er)B室則向過(guo)濾(lv)器(qi)供水(shui)F3，F4和(he)(he)Rf5供水(shui)。參考濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)Rf主要從A室接收水(shui)(73%來(lai)自A室)。因此，將(jiang)修(xiu)改(gai)(gai)的(de)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)F6和(he)(he)F7.參考濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)Rf2.比(bi)較修(xiu)改(gai)(gai)后(hou)的(de)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)F4.參考濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)Rf5(圖1)比(bi)較。

　　上(shang)流(liu)砂濾(lv)清器和活(huo)性(xing)炭(tan)平行下游濾(lv)清器的示意圖。深灰色(se)框架(jia)(F4，F6和F7)是(shi)活(huo)性(xing)炭(tan)過濾(lv)系統(tong)過濾(lv)系統(tong)，淺(qian)灰色(se)框架(jia)(Rf2和Rf5)是(shi)未改(gai)造的參考(kao)活(huo)性(xing)炭(tan)。有附加過濾(lv)器(F1和F3)。

　　在(zai)本研(yan)究的(de)實(shi)驗(yan)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)，活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)修改(gai)(gai)如下(xia)：在(zai)改(gai)(gai)進的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)，10%的(de)床高飽和活(huo)性(xing)炭(tan)被新的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)取代(dai)，新的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)浸(jin)泡(pao)在(zai)清水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)24小時，去除過(guo)(guo)濾介質中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)任何吸附空氣。改(gai)(gai)造過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)，改(gai)(gai)造后的(de)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)無法(fa)工作，水(shui)流增加到其他過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)。為避(bi)免在(zai)實(shi)驗(yan)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)破(po)壞飲用水(shui)的(de)整體供應，依次改(gai)(gai)造不同的(de)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)。使用新活(huo)性(xing)炭(tan)補充過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)大(da)約需(xu)要40小時，包括以(yi)下(xia)步驟：

1. 安裝液(ye)壓泵和噴射器，操作過濾(lv)器周圍的抽吸軟管，從過濾(lv)器上去(qu)除頂(ding)部活(huo)性炭漿液(ye)。泵送時間(jian)與需(xu)要去(qu)除的活(huo)性炭質(zhi)量成(cheng)比例。

   
   

　　2.將(jiang)浸泡過的新活(huo)性炭(tan)分配(pei)到舊過濾(lv)材料上。分配(pei)時(shi)間(jian)與需要(yao)更換的活(huo)性炭(tan)質量成(cheng)正(zheng)比。

　　3.黑色(se)碳粉和灰分通過反復沖洗過濾(lv)器(qi)從(cong)新活(huo)性(xing)炭(tan)中消(xiao)除(chu)。**個過濾(lv)液通常被丟(diu)棄，因為高細顆粒。反洗時間與補充(chong)活(huo)性(xing)炭(tan)的質量成正比(bi)

　　在恢復使(shi)用過濾器之(zhi)前，通(tong)常要檢查生物水質(zhi)。

　　新型(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有(you)微孔結構(gou)，預計有(you)利于小型(xing)有(you)機化(hua)合物相(xiang)對于大型(xing)有(you)機化(hua)合物的(de)(de)吸附。由于現有(you)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)密度(du)和尺寸(cun)與添加(jia)的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)相(xiang)似，它(ta)們將在反(fan)沖洗過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)完全(quan)混合，使新的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)分布(bu)在整個(ge)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)過(guo)濾器中(zhong)(zhong)(zhong)。重要的(de)(de)是，添加(jia)的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)密度(du)與現有(you)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)相(xiang)匹配，并在整個(ge)過(guo)濾器中(zhong)(zhong)(zhong)均勻分布(bu)。否則，過(guo)濾介質會完全(quan)清洗，反(fan)洗過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)能會沖洗掉活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。

　　改造后的(de)(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過(guo)濾器中活(huo)性炭去除有機物(wu)級別(bie)的(de)效率(lv)。誤差棒表示通(tong)過(guo)誤差傳(chuan)播計(ji)算的(de)標準誤差(N=4)。

　　提(ti)高活性炭(tan)過(guo)濾器中(zhong)有(you)機(ji)物的去(qu)除效率

　　所(suo)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)光學活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(吸收(shou)(shou)/發熒(ying)光)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)和有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)整體(ti)去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)效率如圖2所(suo)示(shi)。該圖上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)誤(wu)差條表(biao)示(shi)由誤(wu)差傳播方法計算的(de)(de)(de)(de)(de)(de)標準誤(wu)差，并且對于(yu)熒(ying)光測量而言*小(xiao)。圖2顯示(shi)，以有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)為代表(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)寬有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)池和非熒(ying)光有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)池UV與吸收(shou)(shou)分數相比，本研究(jiu)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)過濾(lv)(lv)器優先去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)成(cheng)分。相對較低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)表(biao)明大多數有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)池由非熒(ying)光部分組成(cheng)，去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)相對較差。但活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭補(bu)充(chong)后，包括有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)在(zai)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)所(suo)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)三級去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)都得到了改善，表(biao)明對有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)積極的(de)(de)(de)(de)(de)(de)整體(ti)影響(xiang)。由于(yu)與新(xin)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭無關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)，增(zeng)加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)*有(you)(you)(you)(you)(you)(you)可能歸因于(yu)對新(xin)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭過濾(lv)(lv)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸附。

　　活性炭更換的經濟方面

　　從經濟(ji)角(jiao)度來看，添加一(yi)層活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)比再生(sheng)或更(geng)換一(yi)整罐活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)更(geng)經濟(ji)。雖(sui)然(ran)改造活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過濾器(qi)有一(yi)定的(de)(de)(de)固定成(cheng)(cheng)本(ben)（如管理(li)和安裝(zhuang)(zhuang)時(shi)(shi)間(jian)、泵(beng)的(de)(de)(de)收集(ji)和安裝(zhuang)(zhuang)、生(sheng)物(wu)測試），但大部分成(cheng)(cheng)本(ben)與要更(geng)換的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)數量成(cheng)(cheng)正比，提取和分配(pei)泵(beng)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)、反(fan)洗時(shi)(shi)間(jian)、運輸和處置成(cheng)(cheng)本(ben)）。生(sheng)物(wu)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)系(xi)統的(de)(de)(de)運行成(cheng)(cheng)本(ben)遠低于活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)系(xi)統，估計節約2-3倍，使用(yong)壽(shou)命延長(chang)4-5倍。90%的(de)(de)(de)過濾介質保持在(zai)(zai)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)生(sheng)物(wu)過濾器(qi)中，因此在(zai)(zai)改善新活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸附的(de)(de)(de)同時(shi)(shi)，生(sheng)物(wu)降解繼續有助于去除有機物(wu)。