更換飲用水廠活性炭

　　由(you)于氣候變(bian)化，許多天(tian)然(ran)飲(yin)用水(shui)(shui)中(zhong)的天(tian)然(ran)有機物增加。這些有機物可以與氯(lv)結(jie)合形成致癌消毒(du)副(fu)產(chan)物，促進水(shui)(shui)中(zhong)細菌的再生，產(chan)生顏色、味道和氣味，進一步影響(xiang)飲(yin)用水(shui)(shui)的質量。活(huo)性(xing)炭(tan)過濾是許多飲(yin)用水(shui)(shui)凈化設施的一步，可以提高(gao)分布式(shi)水(shui)(shui)質的穩定性(xing)。

　　更換(huan)活性炭，改善(shan)飲用(yong)水過濾

　　介紹的(de)飲用水處(chu)理(li)廠有(you)七(qi)個(ge)(ge)(ge)使用活性炭(tan)的(de)過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)，可(ke)以(yi)從上游上流式(shi)快(kuai)速(su)砂濾(lv)(lv)(lv)器(qi)接(jie)收過濾(lv)(lv)(lv)液。活性炭(tan)(圖1)來(lai)自(zi)兩個(ge)(ge)(ge)大廳(ting)的(de)水從兩個(ge)(ge)(ge)相反的(de)方向進入(ru)七(qi)個(ge)(ge)(ge)過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)。過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)中的(de)介質由三層組成。過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)每96小(xiao)時反洗一次飲用水廠的(de)成品水，以(yi)清洗吸(xi)附(fu)的(de)絮凝物(wu)(wu)，限(xian)制過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)上的(de)生物(wu)(wu)生長。所(suo)有(you)過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)炭(tan)之前，所(suo)有(you)過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)都(dou)含有(you)老化活性炭(tan)(>3年(nian))。可(ke)以(yi)看出，假設(she)每個(ge)(ge)(ge)過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)都(dou)是物(wu)(wu)理(li)和生物(wu)(wu)過濾(lv)(lv)(lv)器(qi)，3年(nian)后(hou)活性炭(tan)幾乎沒有(you)吸(xi)附(fu)能力，因此必須定(ding)期(qi)更換(huan)活性炭(tan)。

　　改進(jin)活性(xing)炭過濾系(xi)統

　　我們研究了五種(zhong)活(huo)性炭過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)，其中三種(zhong)在(zai)實驗過(guo)程中進行了改造(F4，F6和F7)兩者作為(wei)(wei)未改造的(de)(de)(de)對比。由于活(huo)性炭之前沒(mei)有采樣點，為(wei)(wei)計算進入每個過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)水量，建立了一個數值模型。這表明A室向過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)F1，F6和F7供水，而B室則(ze)向過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)供水F3，F4和Rf5供水。參(can)(can)考(kao)(kao)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf主要從A室接收水(73%來自A室)。因此(ci)，將修改的(de)(de)(de)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)F6和F7.參(can)(can)考(kao)(kao)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf2.比較(jiao)修改后(hou)的(de)(de)(de)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)F4.參(can)(can)考(kao)(kao)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf5(圖(tu)1)比較(jiao)。

　　上流砂濾清器和活性炭(tan)平(ping)行下游濾清器的示意圖。深(shen)灰色框(kuang)架(F4，F6和F7)是活性炭(tan)過濾系(xi)統過濾系(xi)統，淺灰色框(kuang)架(Rf2和Rf5)是未改造的參考活性炭(tan)。有附加過濾器(F1和F3)。

　　在本(ben)研究的(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，活性炭的(de)(de)(de)(de)(de)修改如下：在改進的(de)(de)(de)(de)(de)活性炭過(guo)濾(lv)器(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)，10%的(de)(de)(de)(de)(de)床高飽和活性炭被新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)活性炭取代，新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)活性炭浸泡(pao)在清(qing)水中(zhong)(zhong)(zhong)24小(xiao)時(shi)，去(qu)除過(guo)濾(lv)介質中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)任何(he)吸(xi)附空(kong)氣。改造(zao)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，改造(zao)后的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)濾(lv)器(qi)無法工(gong)作，水流增加到其(qi)他過(guo)濾(lv)器(qi)。為避免(mian)在實(shi)驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)破壞飲(yin)用水的(de)(de)(de)(de)(de)整體供(gong)應，依次(ci)改造(zao)不同的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)濾(lv)器(qi)。使用新(xin)活性炭補充過(guo)濾(lv)器(qi)大(da)約需要40小(xiao)時(shi)，包括以(yi)下步驟(zou)：

1. 安裝液壓泵和噴射器，操(cao)作(zuo)過濾器周圍(wei)的抽吸軟(ruan)管，從過濾器上去除(chu)頂部活(huo)性(xing)炭(tan)漿液。泵送時(shi)間與需要去除(chu)的活(huo)性(xing)炭(tan)質量成比例。

   
   

　　2.將浸泡(pao)過(guo)的新活(huo)性(xing)炭分(fen)配(pei)到(dao)舊過(guo)濾(lv)材(cai)料上。分(fen)配(pei)時間(jian)與(yu)需要更換的活(huo)性(xing)炭質量成正比。

　　3.黑色碳粉(fen)和灰分(fen)通過反(fan)復(fu)沖(chong)洗(xi)(xi)過濾(lv)器從新(xin)活性(xing)(xing)炭(tan)中(zhong)消(xiao)除(chu)。**個(ge)過濾(lv)液通常被(bei)丟棄，因為高細顆粒。反(fan)洗(xi)(xi)時間與補充(chong)活性(xing)(xing)炭(tan)的質量成正比

　　在恢復使用過濾器(qi)之前，通常要(yao)檢(jian)查生物水質。

　　新(xin)型活(huo)性炭(tan)具有微孔結構，預(yu)計(ji)有利于(yu)小型有機化合(he)物(wu)相對于(yu)大(da)型有機化合(he)物(wu)的(de)吸附。由于(yu)現有活(huo)性炭(tan)的(de)密度和(he)尺寸與(yu)添(tian)加的(de)活(huo)性炭(tan)相似，它們將(jiang)在(zai)(zai)(zai)反(fan)沖洗過(guo)(guo)程中完全混合(he)，使新(xin)的(de)活(huo)性炭(tan)分(fen)布(bu)在(zai)(zai)(zai)整(zheng)個(ge)活(huo)性炭(tan)過(guo)(guo)濾(lv)器中。重(zhong)要的(de)是，添(tian)加的(de)活(huo)性炭(tan)密度與(yu)現有活(huo)性炭(tan)相匹(pi)配，并在(zai)(zai)(zai)整(zheng)個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)器中均勻分(fen)布(bu)。否(fou)則，過(guo)(guo)濾(lv)介質會(hui)完全清洗，反(fan)洗過(guo)(guo)程中可(ke)能(neng)會(hui)沖洗掉活(huo)性炭(tan)。

　　改造(zao)后的(de)(F6，F7和F4)和參(can)考(Rf2和Rf5)過濾器中(zhong)活性炭去除有機物級(ji)別的(de)效率。誤差棒表示通過誤差傳播計算的(de)標準誤差(N=4)。

　　提(ti)高活性炭(tan)過濾器中有機物的去除(chu)效率

　　所有(you)(you)光(guang)學活(huo)(huo)性(xing)(吸(xi)收(shou)/發熒(ying)(ying)光(guang))有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)和(he)有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)整體去(qu)除(chu)(chu)效率如圖(tu)2所示。該(gai)圖(tu)上的(de)(de)(de)(de)(de)誤(wu)差條(tiao)表示由(you)誤(wu)差傳播方法計算的(de)(de)(de)(de)(de)標準(zhun)誤(wu)差，并且(qie)對(dui)(dui)于熒(ying)(ying)光(guang)測量而(er)言*小。圖(tu)2顯示，以有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)為代表的(de)(de)(de)(de)(de)寬有(you)(you)機(ji)(ji)池(chi)(chi)和(he)非(fei)熒(ying)(ying)光(guang)有(you)(you)機(ji)(ji)池(chi)(chi)UV與吸(xi)收(shou)分數相(xiang)(xiang)比(bi)，本研究(jiu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)過濾器優(you)先(xian)去(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)機(ji)(ji)成分。相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)較低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)去(qu)除(chu)(chu)表明大多數有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)池(chi)(chi)由(you)非(fei)熒(ying)(ying)光(guang)部(bu)分組成，去(qu)除(chu)(chu)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)較差。但活(huo)(huo)性(xing)炭補充后(hou)，包(bao)括有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)在內的(de)(de)(de)(de)(de)所有(you)(you)三級去(qu)除(chu)(chu)都得(de)到了改善，表明對(dui)(dui)有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)去(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)積極的(de)(de)(de)(de)(de)整體影響。由(you)于與新活(huo)(huo)性(xing)炭無關的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)去(qu)除(chu)(chu)，增加的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)*有(you)(you)可能歸因于對(dui)(dui)新活(huo)(huo)性(xing)炭過濾材料的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附。

　　活性炭(tan)更(geng)換的經濟方面

　　從經濟(ji)(ji)角度(du)來看，添加一層活(huo)性(xing)炭(tan)比再生(sheng)(sheng)(sheng)或更換一整罐活(huo)性(xing)炭(tan)更經濟(ji)(ji)。雖然改(gai)造活(huo)性(xing)炭(tan)過濾(lv)器(qi)有一定的固定成(cheng)本(ben)(ben)（如管理和(he)安裝(zhuang)時(shi)間(jian)、泵的收集(ji)和(he)安裝(zhuang)、生(sheng)(sheng)(sheng)物測試），但大部分(fen)成(cheng)本(ben)(ben)與要更換的活(huo)性(xing)炭(tan)數量(liang)成(cheng)正(zheng)比，提取和(he)分(fen)配泵的時(shi)間(jian)、反洗時(shi)間(jian)、運(yun)輸和(he)處置成(cheng)本(ben)(ben)）。生(sheng)(sheng)(sheng)物活(huo)性(xing)炭(tan)系(xi)統的運(yun)行(xing)成(cheng)本(ben)(ben)遠(yuan)低于(yu)活(huo)性(xing)炭(tan)系(xi)統，估計(ji)節(jie)約2-3倍，使用(yong)壽命延長4-5倍。90%的過濾(lv)介質保持在活(huo)性(xing)炭(tan)生(sheng)(sheng)(sheng)物過濾(lv)器(qi)中，因此在改(gai)善新活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)的同時(shi)，生(sheng)(sheng)(sheng)物降解繼續有助于(yu)去除有機物。