更換飲用水廠活性炭

　　由(you)于(yu)氣(qi)候變化，許(xu)多天(tian)然飲用(yong)水(shui)中的天(tian)然有(you)機物增(zeng)加。這些有(you)機物可以(yi)與氯結(jie)合形(xing)成致癌消毒(du)副產物，促(cu)進(jin)水(shui)中細菌的再生，產生顏色、味道和氣(qi)味，進(jin)一(yi)步影響(xiang)飲用(yong)水(shui)的質量。活性炭過濾是許(xu)多飲用(yong)水(shui)凈化設(she)施的一(yi)步，可以(yi)提高分布式水(shui)質的穩定性。

　　更換活性炭，改善飲用水過濾

　　介(jie)紹的(de)(de)(de)飲用水處理廠有(you)(you)七(qi)個(ge)(ge)使用活(huo)(huo)性(xing)炭的(de)(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)，可(ke)(ke)以(yi)從上游上流式快速(su)砂濾(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)接收過(guo)(guo)濾(lv)液。活(huo)(huo)性(xing)炭(圖1)來自兩個(ge)(ge)大廳的(de)(de)(de)水從兩個(ge)(ge)相反的(de)(de)(de)方向進入七(qi)個(ge)(ge)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)。過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)介(jie)質由三(san)層組成(cheng)。過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)每(mei)96小時(shi)反洗(xi)一(yi)次(ci)飲用水廠的(de)(de)(de)成(cheng)品水，以(yi)清洗(xi)吸附的(de)(de)(de)絮凝物(wu)，限制過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)上的(de)(de)(de)生物(wu)生長。所(suo)有(you)(you)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)炭之前，所(suo)有(you)(you)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)都含有(you)(you)老化活(huo)(huo)性(xing)炭(>3年)。可(ke)(ke)以(yi)看(kan)出，假設每(mei)個(ge)(ge)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)都是(shi)物(wu)理和(he)生物(wu)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)，3年后活(huo)(huo)性(xing)炭幾(ji)乎沒有(you)(you)吸附能(neng)力，因此(ci)必(bi)須(xu)定(ding)期更(geng)換活(huo)(huo)性(xing)炭。

　　改(gai)進活性炭過(guo)濾(lv)系統

　　我(wo)們研究了(le)五種(zhong)活(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)，其中三(san)種(zhong)在實驗過(guo)(guo)程中進(jin)行了(le)改造(F4，F6和(he)F7)兩者作為未(wei)改造的(de)對比(bi)。由于活(huo)性(xing)炭(tan)之(zhi)前(qian)沒有采(cai)樣點，為計算進(jin)入每個過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)的(de)水量，建立(li)了(le)一個數值模型。這表(biao)明A室向過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)F1，F6和(he)F7供(gong)水，而(er)B室則向過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)供(gong)水F3，F4和(he)Rf5供(gong)水。參考濾波(bo)器(qi)(qi)Rf主要(yao)從A室接收水(73%來自A室)。因此，將修改的(de)濾波(bo)器(qi)(qi)F6和(he)F7.參考濾波(bo)器(qi)(qi)Rf2.比(bi)較修改后的(de)濾波(bo)器(qi)(qi)F4.參考濾波(bo)器(qi)(qi)Rf5(圖(tu)1)比(bi)較。

　　上流砂濾清器(qi)和活(huo)性(xing)炭平行下游濾清器(qi)的示意圖。深灰(hui)色(se)框架(F4，F6和F7)是活(huo)性(xing)炭過濾系(xi)(xi)統過濾系(xi)(xi)統，淺灰(hui)色(se)框架(Rf2和Rf5)是未改造的參考活(huo)性(xing)炭。有附加(jia)過濾器(qi)(F1和F3)。

　　在(zai)本研究(jiu)的(de)(de)實(shi)驗(yan)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)中，活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)(de)修改(gai)如下：在(zai)改(gai)進(jin)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器中，10%的(de)(de)床高(gao)飽和活(huo)性炭(tan)(tan)被新(xin)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)取代，新(xin)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)浸(jin)泡在(zai)清水中24小時(shi)，去除過(guo)(guo)(guo)(guo)濾介質中的(de)(de)任何吸附空氣。改(gai)造(zao)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)中，改(gai)造(zao)后的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器無法工作，水流增加到其他過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器。為避免在(zai)實(shi)驗(yan)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)中破壞飲用(yong)水的(de)(de)整體(ti)供應，依次改(gai)造(zao)不(bu)同的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器。使用(yong)新(xin)活(huo)性炭(tan)(tan)補(bu)充過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器大約需要40小時(shi)，包(bao)括以(yi)下步驟(zou)：

1. 安裝(zhuang)液(ye)壓泵和噴射器，操作過(guo)濾(lv)器周圍的抽吸軟(ruan)管，從過(guo)濾(lv)器上去(qu)(qu)除(chu)(chu)頂部活性炭漿液(ye)。泵送時間(jian)與(yu)需要去(qu)(qu)除(chu)(chu)的活性炭質量成比例。

   
   

　　2.將(jiang)浸泡過(guo)的(de)新活性(xing)炭分(fen)配(pei)到舊(jiu)過(guo)濾材料上。分(fen)配(pei)時間(jian)與需要更(geng)換的(de)活性(xing)炭質(zhi)量成正比。

　　3.黑色碳粉和灰分(fen)通過(guo)反復沖洗過(guo)濾(lv)(lv)器從新活性(xing)炭中消除(chu)。**個過(guo)濾(lv)(lv)液通常被丟棄，因為高細顆粒。反洗時間(jian)與補充活性(xing)炭的質量成(cheng)正比

　　在恢復使用(yong)過濾(lv)器之前，通常要檢查生物水質。

　　新型活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有(you)微孔結構(gou)，預計有(you)利于(yu)小型有(you)機化(hua)合物(wu)相對于(yu)大型有(you)機化(hua)合物(wu)的(de)吸附。由于(yu)現有(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)密度和尺寸(cun)與(yu)添加的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相似(si)，它(ta)們(men)將(jiang)在反沖洗過程中(zhong)(zhong)完(wan)(wan)全(quan)混(hun)合，使(shi)新的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)分布在整(zheng)個(ge)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)過濾器(qi)中(zhong)(zhong)。重要的(de)是，添加的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)密度與(yu)現有(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相匹配，并在整(zheng)個(ge)過濾器(qi)中(zhong)(zhong)均勻(yun)分布。否則，過濾介質會完(wan)(wan)全(quan)清洗，反洗過程中(zhong)(zhong)可能會沖洗掉活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。

　　改造(zao)后(hou)的(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過(guo)濾器中(zhong)活性炭去除有機物級(ji)別的效率。誤差(cha)棒表示通過(guo)誤差(cha)傳播計算的標準誤差(cha)(N=4)。

　　提高活性炭過濾(lv)器中有機(ji)物的去除效率(lv)

　　所有(you)(you)(you)(you)(you)光(guang)(guang)學活(huo)(huo)性(xing)(吸(xi)收(shou)/發(fa)熒(ying)光(guang)(guang))有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)和(he)有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳的整體(ti)去(qu)除效率(lv)如圖(tu)(tu)2所示。該(gai)圖(tu)(tu)上的誤(wu)差(cha)(cha)條表(biao)示由誤(wu)差(cha)(cha)傳播方(fang)法計算的標(biao)準誤(wu)差(cha)(cha)，并且對于熒(ying)光(guang)(guang)測量而(er)言*小。圖(tu)(tu)2顯示，以有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳為代表(biao)的寬有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)池和(he)非熒(ying)光(guang)(guang)有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)池UV與吸(xi)收(shou)分數相比，本(ben)研究中的生物(wu)(wu)過(guo)(guo)濾器(qi)優先(xian)去(qu)除有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)成分。相對較(jiao)低的有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳去(qu)除表(biao)明(ming)(ming)大多數有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)池由非熒(ying)光(guang)(guang)部分組成，去(qu)除相對較(jiao)差(cha)(cha)。但活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)補充后，包括有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳在內的所有(you)(you)(you)(you)(you)三(san)級去(qu)除都(dou)得到了改善，表(biao)明(ming)(ming)對有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)去(qu)除有(you)(you)(you)(you)(you)積(ji)極的整體(ti)影響(xiang)。由于與新(xin)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)無(wu)關的生物(wu)(wu)去(qu)除，增加的去(qu)除*有(you)(you)(you)(you)(you)可(ke)能歸因于對新(xin)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾材料的吸(xi)附。

　　活性炭更換的經濟方面

　　從經濟(ji)角度來看，添加(jia)一(yi)層活(huo)(huo)性(xing)炭比(bi)再生(sheng)或更(geng)換一(yi)整罐(guan)活(huo)(huo)性(xing)炭更(geng)經濟(ji)。雖然改造活(huo)(huo)性(xing)炭過濾(lv)器有(you)(you)一(yi)定的(de)(de)固定成本（如管(guan)理(li)和安裝時間(jian)(jian)、泵(beng)的(de)(de)收(shou)集和安裝、生(sheng)物測試），但大部(bu)分成本與要(yao)更(geng)換的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭數量成正比(bi)，提取和分配泵(beng)的(de)(de)時間(jian)(jian)、反(fan)洗時間(jian)(jian)、運(yun)(yun)輸和處(chu)置成本）。生(sheng)物活(huo)(huo)性(xing)炭系統的(de)(de)運(yun)(yun)行成本遠低于活(huo)(huo)性(xing)炭系統，估(gu)計節約(yue)2-3倍(bei)，使(shi)用(yong)壽命延長(chang)4-5倍(bei)。90%的(de)(de)過濾(lv)介質保持在活(huo)(huo)性(xing)炭生(sheng)物過濾(lv)器中(zhong)，因此在改善新活(huo)(huo)性(xing)炭吸附的(de)(de)同時，生(sheng)物降解繼續(xu)有(you)(you)助于去除有(you)(you)機物。