更換飲用水廠活性炭

　　由于氣(qi)候變(bian)化(hua)，許多(duo)天然飲用(yong)水中的(de)天然有機物(wu)(wu)增加。這些有機物(wu)(wu)可以與氯結合形(xing)成致癌消毒副產物(wu)(wu)，促進(jin)水中細菌的(de)再生，產生顏(yan)色、味道(dao)和氣(qi)味，進(jin)一步影(ying)響(xiang)飲用(yong)水的(de)質量。活性炭(tan)過濾(lv)是許多(duo)飲用(yong)水凈化(hua)設施的(de)一步，可以提高分布式水質的(de)穩(wen)定性。

　　更換活性炭，改善飲用水過濾

　　介紹的(de)(de)飲用水(shui)處理廠有(you)(you)七個(ge)使(shi)用活性(xing)炭(tan)的(de)(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(jie)收過(guo)(guo)濾(lv)(lv)液。活性(xing)炭(tan)(圖1)來自兩個(ge)大廳的(de)(de)水(shui)從兩個(ge)相反的(de)(de)方向進入(ru)七個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)中的(de)(de)介質由三層(ceng)組成(cheng)。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)每96小時反洗(xi)一次飲用水(shui)廠的(de)(de)成(cheng)品水(shui)，以清洗(xi)吸附的(de)(de)絮凝物(wu)，限制(zhi)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)上的(de)(de)生物(wu)生長。所(suo)有(you)(you)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)炭(tan)之前(qian)，所(suo)有(you)(you)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)都(dou)含(han)有(you)(you)老化活性(xing)炭(tan)(>3年(nian))。可(ke)以看出，假設每個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)都(dou)是(shi)物(wu)理和生物(wu)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)，3年(nian)后活性(xing)炭(tan)幾乎(hu)沒有(you)(you)吸附能(neng)力，因此必須定期(qi)更換活性(xing)炭(tan)。

　　改進活性炭過濾系統

　　我們研究(jiu)了五種活(huo)性炭過(guo)濾器(qi)，其中三種在實驗(yan)過(guo)程(cheng)中進行了改(gai)造(F4，F6和(he)F7)兩者作為(wei)未(wei)改(gai)造的(de)對比(bi)(bi)。由(you)于(yu)活(huo)性炭之前沒有采樣點，為(wei)計算(suan)進入每個過(guo)濾器(qi)的(de)水(shui)(shui)量(liang)，建(jian)立了一個數值模型。這表明A室(shi)向過(guo)濾器(qi)F1，F6和(he)F7供(gong)水(shui)(shui)，而B室(shi)則向過(guo)濾器(qi)供(gong)水(shui)(shui)F3，F4和(he)Rf5供(gong)水(shui)(shui)。參(can)考(kao)濾波器(qi)Rf主要(yao)從A室(shi)接收水(shui)(shui)(73%來自A室(shi))。因此，將修改(gai)的(de)濾波器(qi)F6和(he)F7.參(can)考(kao)濾波器(qi)Rf2.比(bi)(bi)較(jiao)修改(gai)后的(de)濾波器(qi)F4.參(can)考(kao)濾波器(qi)Rf5(圖1)比(bi)(bi)較(jiao)。

　　上流砂(sha)濾(lv)(lv)清(qing)器(qi)和(he)活性(xing)(xing)炭(tan)平行(xing)下游濾(lv)(lv)清(qing)器(qi)的示意圖。深灰色(se)框(kuang)架(jia)(F4，F6和(he)F7)是活性(xing)(xing)炭(tan)過(guo)濾(lv)(lv)系統過(guo)濾(lv)(lv)系統，淺灰色(se)框(kuang)架(jia)(Rf2和(he)Rf5)是未(wei)改造的參考(kao)活性(xing)(xing)炭(tan)。有附加過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(F1和(he)F3)。

　　在(zai)(zai)本研究的(de)實驗(yan)過(guo)(guo)(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)，活性炭(tan)的(de)修(xiu)改如下(xia)：在(zai)(zai)改進的(de)活性炭(tan)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器中(zhong)(zhong)(zhong)，10%的(de)床高飽和活性炭(tan)被(bei)新(xin)的(de)活性炭(tan)取代(dai)，新(xin)的(de)活性炭(tan)浸泡在(zai)(zai)清水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)24小時(shi)，去除過(guo)(guo)(guo)(guo)濾介質中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)任何吸附空氣(qi)。改造過(guo)(guo)(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)，改造后(hou)的(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器無法工作，水(shui)流(liu)增加(jia)到其他過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器。為(wei)避免在(zai)(zai)實驗(yan)過(guo)(guo)(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)破壞飲(yin)用水(shui)的(de)整體供(gong)應，依次改造不同(tong)的(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器。使(shi)用新(xin)活性炭(tan)補充過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器大(da)約(yue)需要40小時(shi)，包括以下(xia)步(bu)驟：

1. 安裝液(ye)壓泵(beng)和(he)噴射(she)器，操作過濾(lv)器周(zhou)圍的(de)抽吸軟管，從過濾(lv)器上去除頂部活性(xing)炭漿液(ye)。泵(beng)送時間與(yu)需要(yao)去除的(de)活性(xing)炭質量成比例。

   
   

　　2.將(jiang)浸泡過的新活性炭分(fen)配(pei)到舊過濾材(cai)料上(shang)。分(fen)配(pei)時間與需要更(geng)換的活性炭質量(liang)成正比。

　　3.黑色(se)碳粉和灰分通過(guo)反復沖洗(xi)過(guo)濾(lv)器(qi)從(cong)新活性(xing)炭中消除。**個過(guo)濾(lv)液通常被丟棄，因為高細顆粒。反洗(xi)時間(jian)與(yu)補充活性(xing)炭的質量成正比

　　在(zai)恢(hui)復使用過濾器之前，通常(chang)要檢查生物水質(zhi)。

　　新(xin)型活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)具有(you)(you)(you)微孔(kong)結構，預計有(you)(you)(you)利于(yu)小(xiao)型有(you)(you)(you)機化(hua)合物相對于(yu)大型有(you)(you)(you)機化(hua)合物的吸(xi)附。由(you)于(yu)現有(you)(you)(you)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的密度(du)和尺寸與(yu)添加(jia)(jia)的活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)相似，它們將在反沖(chong)洗(xi)(xi)過(guo)程(cheng)中(zhong)完全混(hun)合，使新(xin)的活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)分(fen)布在整個活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)濾(lv)器(qi)中(zhong)。重要的是，添加(jia)(jia)的活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)密度(du)與(yu)現有(you)(you)(you)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)相匹配，并在整個過(guo)濾(lv)器(qi)中(zhong)均勻分(fen)布。否(fou)則，過(guo)濾(lv)介質會完全清洗(xi)(xi)，反洗(xi)(xi)過(guo)程(cheng)中(zhong)可能會沖(chong)洗(xi)(xi)掉活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)。

　　改造后的(de)(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過濾器中活性炭去除(chu)有(you)機物級別的(de)效(xiao)率(lv)。誤(wu)差棒表(biao)示通過誤(wu)差傳播計算的(de)標準(zhun)誤(wu)差(N=4)。

　　提高活性(xing)炭過濾器中有(you)機物的(de)去除效(xiao)率(lv)

　　所有(you)(you)(you)光(guang)學活(huo)(huo)性(xing)(xing)(吸(xi)(xi)收/發熒光(guang))有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)和(he)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)的(de)整(zheng)體去(qu)除(chu)(chu)效(xiao)率如圖2所示(shi)。該圖上(shang)的(de)誤差條(tiao)表(biao)示(shi)由(you)(you)誤差傳播方(fang)法計算的(de)標準誤差，并且對(dui)于熒光(guang)測量(liang)而言*小。圖2顯(xian)示(shi)，以有(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)為代表(biao)的(de)寬有(you)(you)(you)機(ji)(ji)池和(he)非熒光(guang)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)池UV與吸(xi)(xi)收分(fen)數(shu)相(xiang)比，本研究中的(de)生(sheng)物(wu)過濾(lv)器優(you)先去(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)成分(fen)。相(xiang)對(dui)較低(di)的(de)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)去(qu)除(chu)(chu)表(biao)明(ming)大多數(shu)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)池由(you)(you)非熒光(guang)部分(fen)組成，去(qu)除(chu)(chu)相(xiang)對(dui)較差。但活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭補充后，包(bao)括有(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)在內的(de)所有(you)(you)(you)三級(ji)去(qu)除(chu)(chu)都得到了改善，表(biao)明(ming)對(dui)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)去(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)(you)積極的(de)整(zheng)體影響。由(you)(you)于與新活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭無關的(de)生(sheng)物(wu)去(qu)除(chu)(chu)，增(zeng)加的(de)去(qu)除(chu)(chu)*有(you)(you)(you)可能歸因于對(dui)新活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭過濾(lv)材料的(de)吸(xi)(xi)附。

　　活性炭更換的經(jing)濟方面

　　從經濟角度來看(kan)，添加一(yi)層(ceng)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)比(bi)再生(sheng)(sheng)或更換一(yi)整罐活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)更經濟。雖(sui)然改造活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)過(guo)濾(lv)器有(you)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)固(gu)定(ding)成(cheng)本(ben)(ben)（如管理和(he)安(an)裝時(shi)間、泵的(de)(de)(de)收集和(he)安(an)裝、生(sheng)(sheng)物(wu)測(ce)試），但大(da)部分成(cheng)本(ben)(ben)與要更換的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)數量(liang)成(cheng)正比(bi)，提(ti)取和(he)分配泵的(de)(de)(de)時(shi)間、反洗時(shi)間、運輸和(he)處置成(cheng)本(ben)(ben)）。生(sheng)(sheng)物(wu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)系(xi)統的(de)(de)(de)運行成(cheng)本(ben)(ben)遠低于(yu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)系(xi)統，估計節約2-3倍(bei)，使用壽命(ming)延(yan)長4-5倍(bei)。90%的(de)(de)(de)過(guo)濾(lv)介質保持(chi)在活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)生(sheng)(sheng)物(wu)過(guo)濾(lv)器中，因此在改善新活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附的(de)(de)(de)同時(shi)，生(sheng)(sheng)物(wu)降解繼續有(you)助于(yu)去除有(you)機物(wu)。