更換飲用水廠活性炭

　　由于氣(qi)候變化，許多(duo)天然飲(yin)用水中的天然有機物(wu)(wu)(wu)增加。這些有機物(wu)(wu)(wu)可以(yi)與氯結合形成致癌消毒副產物(wu)(wu)(wu)，促進水中細菌的再(zai)生(sheng)(sheng)，產生(sheng)(sheng)顏色(se)、味(wei)道和氣(qi)味(wei)，進一步影響飲(yin)用水的質(zhi)量。活性(xing)炭(tan)過濾是許多(duo)飲(yin)用水凈化設施的一步，可以(yi)提高(gao)分布式(shi)水質(zhi)的穩(wen)定(ding)性(xing)。

　　更換(huan)活性(xing)炭，改善(shan)飲用(yong)水過濾(lv)

　　介紹(shao)的(de)(de)(de)(de)飲(yin)用水(shui)處理(li)廠有七個使用活性炭的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)，可以從上(shang)游上(shang)流式快速砂濾器(qi)(qi)(qi)接收過(guo)(guo)(guo)(guo)濾液。活性炭(圖1)來自兩個大(da)廳的(de)(de)(de)(de)水(shui)從兩個相反(fan)的(de)(de)(de)(de)方(fang)向進(jin)入七個過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)。過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)介質由三(san)層組成(cheng)。過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)每(mei)96小時反(fan)洗一次飲(yin)用水(shui)廠的(de)(de)(de)(de)成(cheng)品水(shui)，以清洗吸(xi)(xi)附的(de)(de)(de)(de)絮凝(ning)物，限(xian)制過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物生(sheng)長(chang)。所有過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)炭之(zhi)前，所有過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)都含有老化活性炭(>3年)。可以看出，假設每(mei)個過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)都是物理(li)和生(sheng)物過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)，3年后(hou)活性炭幾乎沒(mei)有吸(xi)(xi)附能力，因此必須定期更(geng)換活性炭。

　　改進(jin)活性炭過濾系統

　　我們研究了五(wu)種(zhong)活性炭(tan)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)，其(qi)中三(san)種(zhong)在實驗過(guo)程中進行了改(gai)造(F4，F6和F7)兩者作(zuo)為未(wei)改(gai)造的對比。由于活性炭(tan)之前沒有采(cai)樣點，為計算進入每(mei)個過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)的水(shui)量，建立了一個數值模(mo)型。這表明(ming)A室向過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)F1，F6和F7供水(shui)，而B室則向過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)供水(shui)F3，F4和Rf5供水(shui)。參(can)考(kao)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)Rf主要從(cong)A室接收水(shui)(73%來(lai)自A室)。因(yin)此，將(jiang)修(xiu)(xiu)改(gai)的濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)F6和F7.參(can)考(kao)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)Rf2.比較(jiao)修(xiu)(xiu)改(gai)后(hou)的濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)F4.參(can)考(kao)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)Rf5(圖1)比較(jiao)。

　　上流(liu)砂(sha)濾清器和(he)(he)活(huo)性炭(tan)平行(xing)下(xia)游濾清器的(de)(de)示意圖。深灰色(se)框架(jia)(F4，F6和(he)(he)F7)是活(huo)性炭(tan)過濾系統過濾系統，淺灰色(se)框架(jia)(Rf2和(he)(he)Rf5)是未改造的(de)(de)參考活(huo)性炭(tan)。有附加過濾器(F1和(he)(he)F3)。

　　在本研究的(de)(de)實驗過程(cheng)中(zhong)，活(huo)性炭(tan)的(de)(de)修改(gai)如(ru)下(xia)：在改(gai)進的(de)(de)活(huo)性炭(tan)過濾(lv)器(qi)中(zhong)，10%的(de)(de)床(chuang)高(gao)飽和活(huo)性炭(tan)被(bei)新的(de)(de)活(huo)性炭(tan)取代，新的(de)(de)活(huo)性炭(tan)浸(jin)泡(pao)在清水(shui)中(zhong)24小時，去除過濾(lv)介(jie)質中(zhong)的(de)(de)任何吸附空氣。改(gai)造過程(cheng)中(zhong)，改(gai)造后(hou)的(de)(de)過濾(lv)器(qi)無法工作，水(shui)流增加(jia)到其他過濾(lv)器(qi)。為避免在實驗過程(cheng)中(zhong)破(po)壞飲(yin)用水(shui)的(de)(de)整體供應，依次改(gai)造不同的(de)(de)過濾(lv)器(qi)。使用新活(huo)性炭(tan)補充(chong)過濾(lv)器(qi)大(da)約(yue)需(xu)要40小時，包(bao)括以下(xia)步驟：

1. 安裝(zhuang)液(ye)壓泵(beng)和噴(pen)射器(qi)，操作(zuo)過濾器(qi)周圍的(de)抽(chou)吸軟管，從(cong)過濾器(qi)上(shang)去除(chu)頂部活性炭(tan)漿(jiang)液(ye)。泵(beng)送時間與(yu)需要(yao)去除(chu)的(de)活性炭(tan)質量(liang)成比(bi)例。

   
   

　　2.將浸泡過的新活性(xing)炭(tan)分配(pei)(pei)到(dao)舊過濾材料上。分配(pei)(pei)時間與需(xu)要更(geng)換的活性(xing)炭(tan)質量成正比(bi)。

　　3.黑色碳粉和灰分(fen)通過反(fan)復沖洗過濾器從新活(huo)性(xing)炭中消除。**個過濾液(ye)通常被丟棄，因為高細(xi)顆粒。反(fan)洗時間與(yu)補(bu)充活(huo)性(xing)炭的質量成正比

　　在(zai)恢復使用過濾(lv)器(qi)之前，通常要檢查生物水(shui)質(zhi)。

　　新(xin)型活性炭(tan)(tan)(tan)具有(you)(you)微孔結(jie)構，預計有(you)(you)利于(yu)小型有(you)(you)機(ji)化合(he)物(wu)相(xiang)(xiang)對(dui)于(yu)大型有(you)(you)機(ji)化合(he)物(wu)的吸附(fu)。由于(yu)現有(you)(you)活性炭(tan)(tan)(tan)的密度和尺寸與添加的活性炭(tan)(tan)(tan)相(xiang)(xiang)似(si)，它們將(jiang)在反(fan)沖(chong)(chong)洗過(guo)程中完全(quan)混(hun)合(he)，使(shi)新(xin)的活性炭(tan)(tan)(tan)分布(bu)在整(zheng)個活性炭(tan)(tan)(tan)過(guo)濾(lv)器中。重要的是，添加的活性炭(tan)(tan)(tan)密度與現有(you)(you)活性炭(tan)(tan)(tan)相(xiang)(xiang)匹配，并在整(zheng)個過(guo)濾(lv)器中均勻分布(bu)。否則，過(guo)濾(lv)介(jie)質會完全(quan)清洗，反(fan)洗過(guo)程中可(ke)能會沖(chong)(chong)洗掉(diao)活性炭(tan)(tan)(tan)。

　　改造后的(F6，F7和F4)和參(can)考(Rf2和Rf5)過(guo)濾器中活性(xing)炭去(qu)除有機(ji)物級別的效率。誤(wu)(wu)差(cha)棒(bang)表示(shi)通(tong)過(guo)誤(wu)(wu)差(cha)傳(chuan)播計算的標準(zhun)誤(wu)(wu)差(cha)(N=4)。

　　提高活性炭(tan)過濾器中有機物的去除效率(lv)

　　所(suo)有(you)(you)光(guang)學活(huo)(huo)性(xing)(吸(xi)收/發熒光(guang))有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)和有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳的(de)整體去(qu)(qu)(qu)除效率如(ru)圖(tu)2所(suo)示(shi)。該圖(tu)上的(de)誤(wu)差(cha)條表(biao)示(shi)由誤(wu)差(cha)傳播方法計算的(de)標準(zhun)誤(wu)差(cha)，并(bing)且對(dui)于熒光(guang)測量而言*小。圖(tu)2顯示(shi)，以(yi)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳為代(dai)表(biao)的(de)寬有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)池(chi)和非(fei)熒光(guang)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)池(chi)UV與(yu)吸(xi)收分數(shu)相比，本研究(jiu)中的(de)生物(wu)過(guo)(guo)濾器優先去(qu)(qu)(qu)除有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)成分。相對(dui)較(jiao)低(di)的(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳去(qu)(qu)(qu)除表(biao)明大(da)多數(shu)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)池(chi)由非(fei)熒光(guang)部分組成，去(qu)(qu)(qu)除相對(dui)較(jiao)差(cha)。但活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)補充后，包括(kuo)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳在內的(de)所(suo)有(you)(you)三級去(qu)(qu)(qu)除都得到了改善，表(biao)明對(dui)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)去(qu)(qu)(qu)除有(you)(you)積極的(de)整體影響。由于與(yu)新活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)無關的(de)生物(wu)去(qu)(qu)(qu)除，增(zeng)加(jia)的(de)去(qu)(qu)(qu)除*有(you)(you)可能歸因于對(dui)新活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾材(cai)料的(de)吸(xi)附。

　　活性炭(tan)更換的經濟(ji)方面

　　從經(jing)濟(ji)角度來看，添加一層(ceng)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭比(bi)(bi)再生(sheng)(sheng)或更換一整(zheng)罐活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭更經(jing)濟(ji)。雖然改造活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭過濾器(qi)有一定的(de)(de)(de)固(gu)定成(cheng)本(ben)(ben)（如管理和(he)安裝時(shi)間、泵的(de)(de)(de)收(shou)集和(he)安裝、生(sheng)(sheng)物(wu)測(ce)試(shi)），但大(da)部分成(cheng)本(ben)(ben)與要(yao)更換的(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭數(shu)量成(cheng)正比(bi)(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)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭系統的(de)(de)(de)運行(xing)成(cheng)本(ben)(ben)遠低于(yu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭系統，估計節約2-3倍(bei)，使用壽命(ming)延長4-5倍(bei)。90%的(de)(de)(de)過濾介質保持在(zai)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭生(sheng)(sheng)物(wu)過濾器(qi)中(zhong)，因此在(zai)改善新活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸附的(de)(de)(de)同時(shi)，生(sheng)(sheng)物(wu)降解(jie)繼續有助于(yu)去除有機物(wu)。