更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候變化，許多天然飲用水(shui)中的(de)天然有(you)機物增加。這些有(you)機物可以與氯結合形(xing)成致癌消毒副產物，促進水(shui)中細菌的(de)再(zai)生，產生顏色、味(wei)道和氣味(wei)，進一(yi)步影響飲用水(shui)的(de)質量。活性(xing)炭過濾是許多飲用水(shui)凈化設施的(de)一(yi)步，可以提高分布式水(shui)質的(de)穩定(ding)性(xing)。

　　更換活性炭，改善飲用水過濾

　　介紹的(de)飲用水(shui)(shui)(shui)處理廠有(you)七(qi)個(ge)(ge)使(shi)用活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)，可以(yi)從上游上流式快速砂濾(lv)(lv)(lv)器(qi)接(jie)收(shou)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)液。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(圖(tu)1)來自兩個(ge)(ge)大廳(ting)的(de)水(shui)(shui)(shui)從兩個(ge)(ge)相(xiang)反的(de)方(fang)向進入七(qi)個(ge)(ge)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)。過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)中的(de)介質(zhi)由三層組成(cheng)。過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)每96小時反洗一(yi)次飲用水(shui)(shui)(shui)廠的(de)成(cheng)品水(shui)(shui)(shui)，以(yi)清洗吸附的(de)絮凝物，限制過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)上的(de)生物生長。所有(you)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)炭(tan)(tan)之前，所有(you)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)都含有(you)老化活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(>3年)。可以(yi)看出(chu)，假設每個(ge)(ge)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)都是物理和生物過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)，3年后活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)幾乎沒有(you)吸附能力(li)，因此必須定期更換活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。

　　改進活性(xing)炭(tan)過(guo)濾系統

　　我(wo)們研究了(le)五種活性(xing)炭過(guo)濾(lv)(lv)器，其中三種在(zai)實驗過(guo)程中進(jin)行了(le)改(gai)(gai)造(zao)(F4，F6和(he)F7)兩者(zhe)作為未(wei)改(gai)(gai)造(zao)的對比。由于活性(xing)炭之前(qian)沒有采樣點，為計(ji)算進(jin)入每個(ge)過(guo)濾(lv)(lv)器的水(shui)(shui)量，建立(li)了(le)一(yi)個(ge)數值模型(xing)。這表(biao)明(ming)A室向(xiang)過(guo)濾(lv)(lv)器F1，F6和(he)F7供水(shui)(shui)，而B室則向(xiang)過(guo)濾(lv)(lv)器供水(shui)(shui)F3，F4和(he)Rf5供水(shui)(shui)。參考(kao)濾(lv)(lv)波(bo)器Rf主要從A室接收水(shui)(shui)(73%來自A室)。因(yin)此，將修(xiu)改(gai)(gai)的濾(lv)(lv)波(bo)器F6和(he)F7.參考(kao)濾(lv)(lv)波(bo)器Rf2.比較修(xiu)改(gai)(gai)后的濾(lv)(lv)波(bo)器F4.參考(kao)濾(lv)(lv)波(bo)器Rf5(圖(tu)1)比較。

　　上(shang)流砂濾(lv)清(qing)器(qi)(qi)和活性炭平(ping)行下游濾(lv)清(qing)器(qi)(qi)的示意圖。深灰色(se)框(kuang)架(F4，F6和F7)是活性炭過(guo)濾(lv)系(xi)統(tong)過(guo)濾(lv)系(xi)統(tong)，淺灰色(se)框(kuang)架(Rf2和Rf5)是未改造的參考活性炭。有附加(jia)過(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(F1和F3)。

　　在本研究的(de)實(shi)驗(yan)過(guo)(guo)程(cheng)中，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)修(xiu)改(gai)如(ru)下：在改(gai)進的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭過(guo)(guo)濾(lv)器中，10%的(de)床高飽(bao)和活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭被(bei)新(xin)的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭取代，新(xin)的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭浸泡在清水中24小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)，去(qu)除過(guo)(guo)濾(lv)介質中的(de)任何吸附(fu)空氣。改(gai)造(zao)過(guo)(guo)程(cheng)中，改(gai)造(zao)后的(de)過(guo)(guo)濾(lv)器無(wu)法工(gong)作，水流增加到其他過(guo)(guo)濾(lv)器。為避免(mian)在實(shi)驗(yan)過(guo)(guo)程(cheng)中破(po)壞(huai)飲用(yong)水的(de)整體供(gong)應，依次改(gai)造(zao)不同的(de)過(guo)(guo)濾(lv)器。使用(yong)新(xin)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭補充過(guo)(guo)濾(lv)器大約需要(yao)40小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)，包(bao)括以(yi)下步驟：

1. 安裝液壓泵和噴射器，操作過(guo)(guo)濾器周圍的抽吸軟管，從過(guo)(guo)濾器上(shang)去除(chu)頂部活性炭(tan)漿(jiang)液。泵送時間與需要去除(chu)的活性炭(tan)質(zhi)量成比例(li)。

   
   

　　2.將(jiang)浸泡過(guo)的新活性(xing)炭分配(pei)到舊過(guo)濾材料(liao)上。分配(pei)時間與需(xu)要更換的活性(xing)炭質量成正比。

　　3.黑色碳粉和灰(hui)分通(tong)過反復(fu)沖洗過濾器(qi)從(cong)新活性炭中(zhong)消除。**個過濾液(ye)通(tong)常(chang)被丟棄，因為(wei)高細顆粒。反洗時(shi)間(jian)與補充(chong)活性炭的(de)質量成正比

　　在恢復使用過濾器之前，通(tong)常要檢查(cha)生物水(shui)質(zhi)。

　　新型(xing)活性(xing)炭具有(you)微孔結構，預計有(you)利于(yu)小型(xing)有(you)機化合(he)物相對(dui)于(yu)大型(xing)有(you)機化合(he)物的(de)吸附。由于(yu)現(xian)有(you)活性(xing)炭的(de)密度和尺寸與添加的(de)活性(xing)炭相似，它們將在(zai)反沖洗(xi)過程中完(wan)(wan)全(quan)混合(he)，使(shi)新的(de)活性(xing)炭分(fen)布在(zai)整個(ge)活性(xing)炭過濾器中。重(zhong)要的(de)是，添加的(de)活性(xing)炭密度與現(xian)有(you)活性(xing)炭相匹配，并在(zai)整個(ge)過濾器中均(jun)勻分(fen)布。否則，過濾介質會(hui)完(wan)(wan)全(quan)清洗(xi)，反洗(xi)過程中可能會(hui)沖洗(xi)掉活性(xing)炭。

　　改造后的(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效率。誤差棒表示通過誤差傳播(bo)計算的標準(zhun)誤差(N=4)。

　　提高活性(xing)炭(tan)過(guo)濾器(qi)中有(you)機物的(de)去除效率(lv)

　　所(suo)有(you)(you)光學活(huo)性(吸收/發(fa)熒(ying)光)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)和(he)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳的(de)(de)整體(ti)去除(chu)(chu)效率(lv)如圖(tu)2所(suo)示。該圖(tu)上的(de)(de)誤差條表示由(you)誤差傳播方法計算的(de)(de)標(biao)準誤差，并(bing)且(qie)對(dui)(dui)于熒(ying)光測量而言*小。圖(tu)2顯示，以有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳為(wei)代表的(de)(de)寬有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)池和(he)非熒(ying)光有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)池UV與吸收分數(shu)相(xiang)比(bi)，本(ben)研究中(zhong)的(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)過濾器優先去除(chu)(chu)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)成分。相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)低的(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳去除(chu)(chu)表明大多數(shu)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)池由(you)非熒(ying)光部分組成，去除(chu)(chu)相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)差。但(dan)活(huo)性炭(tan)補充后，包括有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳在內的(de)(de)所(suo)有(you)(you)三級去除(chu)(chu)都得到了改善，表明對(dui)(dui)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)去除(chu)(chu)有(you)(you)積極的(de)(de)整體(ti)影響。由(you)于與新活(huo)性炭(tan)無關的(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)去除(chu)(chu)，增加的(de)(de)去除(chu)(chu)*有(you)(you)可能歸因于對(dui)(dui)新活(huo)性炭(tan)過濾材(cai)料(liao)的(de)(de)吸附。

　　活(huo)性炭(tan)更換的經濟方面

　　從經濟(ji)角度來看，添加(jia)一(yi)層(ceng)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)比再生(sheng)(sheng)或更(geng)換一(yi)整罐活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)更(geng)經濟(ji)。雖然改(gai)造活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)過(guo)濾(lv)器(qi)有(you)(you)一(yi)定的(de)固定成(cheng)(cheng)(cheng)本（如管理和(he)(he)安裝時(shi)(shi)間、泵的(de)收集(ji)和(he)(he)安裝、生(sheng)(sheng)物(wu)測試），但大部分成(cheng)(cheng)(cheng)本與要更(geng)換的(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)數量成(cheng)(cheng)(cheng)正比，提取和(he)(he)分配泵的(de)時(shi)(shi)間、反洗時(shi)(shi)間、運輸和(he)(he)處置成(cheng)(cheng)(cheng)本）。生(sheng)(sheng)物(wu)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)系統的(de)運行成(cheng)(cheng)(cheng)本遠低于活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)系統，估計節約(yue)2-3倍，使用(yong)壽命(ming)延長4-5倍。90%的(de)過(guo)濾(lv)介質保(bao)持(chi)在(zai)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)生(sheng)(sheng)物(wu)過(guo)濾(lv)器(qi)中，因此(ci)在(zai)改(gai)善新活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸附(fu)的(de)同時(shi)(shi)，生(sheng)(sheng)物(wu)降解繼續(xu)有(you)(you)助(zhu)于去除有(you)(you)機物(wu)。