更換飲用水廠活性炭

　　由于氣(qi)候變化，許多天然飲用水(shui)(shui)(shui)(shui)中的(de)天然有機物(wu)增(zeng)加。這些有機物(wu)可(ke)以與氯結合形成致癌(ai)消(xiao)毒副產物(wu)，促進水(shui)(shui)(shui)(shui)中細(xi)菌(jun)的(de)再生，產生顏色、味道和氣(qi)味，進一(yi)步(bu)影響飲用水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)質(zhi)量。活(huo)性炭過濾是許多飲用水(shui)(shui)(shui)(shui)凈化設(she)施的(de)一(yi)步(bu)，可(ke)以提高分(fen)布式(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)的(de)穩(wen)定性。

　　更換活性炭(tan)，改善飲用水過濾(lv)

　　介(jie)紹的(de)飲(yin)用水處(chu)理廠(chang)有(you)七(qi)個(ge)(ge)使(shi)用活(huo)性(xing)炭的(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)，可以(yi)從上(shang)游上(shang)流式快(kuai)速砂(sha)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)接收過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)液。活(huo)性(xing)炭(圖(tu)1)來自兩個(ge)(ge)大廳的(de)水從兩個(ge)(ge)相反(fan)的(de)方(fang)向進入七(qi)個(ge)(ge)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)。過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)中的(de)介(jie)質由(you)三層組成(cheng)。過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)每96小時反(fan)洗一次(ci)飲(yin)用水廠(chang)的(de)成(cheng)品(pin)水，以(yi)清洗吸(xi)附(fu)的(de)絮凝物，限制過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)上(shang)的(de)生物生長(chang)。所有(you)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)炭之(zhi)前，所有(you)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)都含有(you)老化活(huo)性(xing)炭(>3年)。可以(yi)看出(chu)，假設每個(ge)(ge)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)都是物理和生物過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)，3年后活(huo)性(xing)炭幾乎(hu)沒有(you)吸(xi)附(fu)能力(li)，因(yin)此必須定期更換活(huo)性(xing)炭。

　　改進(jin)活性炭過濾系(xi)統(tong)

　　我們研究了五種(zhong)活性(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)，其中(zhong)(zhong)三種(zhong)在實驗過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)進行了改(gai)造(F4，F6和(he)F7)兩(liang)者作(zuo)為(wei)未(wei)改(gai)造的(de)對比。由于活性(xing)炭(tan)之前沒有采樣(yang)點，為(wei)計(ji)算進入每個過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)的(de)水量，建(jian)立了一個數值模型。這表明A室向過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)F1，F6和(he)F7供(gong)水，而B室則(ze)向過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)供(gong)水F3，F4和(he)Rf5供(gong)水。參考濾(lv)(lv)波器(qi)Rf主要從A室接收水(73%來自A室)。因此，將(jiang)修(xiu)改(gai)的(de)濾(lv)(lv)波器(qi)F6和(he)F7.參考濾(lv)(lv)波器(qi)Rf2.比較(jiao)修(xiu)改(gai)后的(de)濾(lv)(lv)波器(qi)F4.參考濾(lv)(lv)波器(qi)Rf5(圖1)比較(jiao)。

　　上流砂濾清器(qi)和(he)活性炭平行下游(you)濾清器(qi)的示意圖。深灰色(se)框(kuang)架(jia)(jia)(F4，F6和(he)F7)是(shi)活性炭過(guo)濾系(xi)統(tong)過(guo)濾系(xi)統(tong)，淺灰色(se)框(kuang)架(jia)(jia)(Rf2和(he)Rf5)是(shi)未改造(zao)的參考活性炭。有附加(jia)過(guo)濾器(qi)(F1和(he)F3)。

　　在本(ben)研(yan)究的(de)實(shi)驗過(guo)程(cheng)中，活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)的(de)修改(gai)(gai)如下：在改(gai)(gai)進的(de)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)過(guo)濾器(qi)中，10%的(de)床高飽和活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)被新的(de)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)取代，新的(de)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)浸(jin)泡在清水(shui)中24小時，去除過(guo)濾介質(zhi)中的(de)任何吸附空氣。改(gai)(gai)造(zao)(zao)過(guo)程(cheng)中，改(gai)(gai)造(zao)(zao)后的(de)過(guo)濾器(qi)無法工(gong)作，水(shui)流增(zeng)加到其他過(guo)濾器(qi)。為避免在實(shi)驗過(guo)程(cheng)中破壞飲用水(shui)的(de)整(zheng)體供應(ying)，依次改(gai)(gai)造(zao)(zao)不同的(de)過(guo)濾器(qi)。使用新活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)補(bu)充過(guo)濾器(qi)大(da)約需要40小時，包括以下步驟：

1. 安(an)裝液壓泵和噴射器，操作過(guo)濾器周圍的抽吸軟管(guan)，從過(guo)濾器上(shang)去(qu)除頂(ding)部(bu)活(huo)性炭漿(jiang)液。泵送時間與(yu)需要去(qu)除的活(huo)性炭質量成比(bi)例。

   
   

　　2.將(jiang)浸泡過(guo)的新(xin)活性炭分配到舊過(guo)濾材料上。分配時間與需要更(geng)換(huan)的活性炭質量成正(zheng)比。

　　3.黑色碳粉和灰分通過反復沖洗過濾(lv)器從(cong)新活性炭中消(xiao)除。**個過濾(lv)液通常被丟(diu)棄，因(yin)為高細顆粒(li)。反洗時(shi)間與補(bu)充活性炭的質量成(cheng)正(zheng)比

　　在恢復(fu)使用過濾器之前，通常要檢查生物水質。

　　新型(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭具(ju)有(you)(you)微孔結構，預計有(you)(you)利于小型(xing)有(you)(you)機化(hua)合物(wu)相(xiang)對于大(da)型(xing)有(you)(you)機化(hua)合物(wu)的(de)(de)吸附。由(you)于現有(you)(you)活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)密度和尺寸與添(tian)加的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭相(xiang)似，它們將(jiang)在反(fan)沖洗(xi)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)完(wan)全混(hun)合，使(shi)新的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭分布(bu)在整個(ge)活(huo)性(xing)(xing)炭過(guo)濾器中(zhong)(zhong)。重要的(de)(de)是，添(tian)加的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭密度與現有(you)(you)活(huo)性(xing)(xing)炭相(xiang)匹配，并在整個(ge)過(guo)濾器中(zhong)(zhong)均勻分布(bu)。否則，過(guo)濾介質會(hui)完(wan)全清(qing)洗(xi)，反(fan)洗(xi)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)可能會(hui)沖洗(xi)掉(diao)活(huo)性(xing)(xing)炭。

　　改造(zao)后的(F6，F7和(he)(he)F4)和(he)(he)參考(Rf2和(he)(he)Rf5)過(guo)濾(lv)器中活性(xing)炭去除有機物級(ji)別的效率。誤(wu)差棒表示(shi)通(tong)過(guo)誤(wu)差傳播計算的標準誤(wu)差(N=4)。

　　提高(gao)活(huo)性炭(tan)過(guo)濾器中有機物的去除效率(lv)

　　所(suo)有(you)(you)(you)(you)光學活(huo)性(吸(xi)收/發熒光)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)和有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳(tan)的(de)整(zheng)體去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)效率(lv)如圖2所(suo)示(shi)。該圖上的(de)誤差(cha)條(tiao)表(biao)(biao)示(shi)由(you)誤差(cha)傳播(bo)方法計算(suan)的(de)標準誤差(cha)，并(bing)且對于(yu)熒光測量而(er)言*小。圖2顯(xian)示(shi)，以有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳(tan)為代表(biao)(biao)的(de)寬有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)池(chi)和非(fei)熒光有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)池(chi)UV與吸(xi)收分(fen)數相比(bi)，本研究中的(de)生(sheng)物(wu)過濾器優先去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)成(cheng)分(fen)。相對較低的(de)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳(tan)去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)表(biao)(biao)明(ming)大多數有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)池(chi)由(you)非(fei)熒光部分(fen)組(zu)成(cheng)，去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)相對較差(cha)。但活(huo)性炭(tan)補充(chong)后，包括有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳(tan)在內的(de)所(suo)有(you)(you)(you)(you)三級去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)都(dou)得(de)到了(le)改(gai)善，表(biao)(biao)明(ming)對有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)有(you)(you)(you)(you)積極的(de)整(zheng)體影響(xiang)。由(you)于(yu)與新活(huo)性炭(tan)無關的(de)生(sheng)物(wu)去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)，增加的(de)去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)*有(you)(you)(you)(you)可(ke)能歸因(yin)于(yu)對新活(huo)性炭(tan)過濾材料的(de)吸(xi)附。

　　活性(xing)炭更換(huan)的經濟方面

　　從經(jing)濟(ji)角度來看，添加一(yi)層(ceng)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)比再生(sheng)或更換(huan)(huan)一(yi)整罐活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)更經(jing)濟(ji)。雖然(ran)改造活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)過(guo)濾器(qi)(qi)有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)固定成(cheng)本(ben)（如(ru)管理和(he)安(an)裝(zhuang)(zhuang)時(shi)間(jian)、泵(beng)的(de)(de)(de)收集和(he)安(an)裝(zhuang)(zhuang)、生(sheng)物(wu)測試），但大(da)部(bu)分成(cheng)本(ben)與要更換(huan)(huan)的(de)(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)數量成(cheng)正比，提取和(he)分配泵(beng)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)、反洗時(shi)間(jian)、運(yun)輸和(he)處(chu)置(zhi)成(cheng)本(ben)）。生(sheng)物(wu)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)系(xi)統的(de)(de)(de)運(yun)行成(cheng)本(ben)遠低于活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)系(xi)統，估計節約2-3倍，使(shi)用壽命延長(chang)4-5倍。90%的(de)(de)(de)過(guo)濾介(jie)質(zhi)保持在(zai)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)生(sheng)物(wu)過(guo)濾器(qi)(qi)中，因此在(zai)改善(shan)新(xin)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)吸附的(de)(de)(de)同時(shi)，生(sheng)物(wu)降解繼續有(you)助于去除有(you)機物(wu)。