更換飲用水廠活性炭

　　由于(yu)氣候變(bian)化(hua)，許多天(tian)然(ran)飲用水(shui)中的(de)(de)天(tian)然(ran)有機物增加。這(zhe)些(xie)有機物可以(yi)與氯結合(he)形成致癌(ai)消毒副產物，促進(jin)(jin)水(shui)中細菌的(de)(de)再生(sheng)，產生(sheng)顏(yan)色、味(wei)道(dao)和氣味(wei)，進(jin)(jin)一步(bu)影響飲用水(shui)的(de)(de)質量。活性炭過(guo)濾是許多飲用水(shui)凈(jing)化(hua)設施的(de)(de)一步(bu)，可以(yi)提(ti)高分布式(shi)水(shui)質的(de)(de)穩定性。

　　更換活性(xing)炭，改(gai)善(shan)飲用水過濾

　　介(jie)紹的飲(yin)用水(shui)處理廠(chang)有(you)七(qi)個(ge)使用活(huo)性(xing)炭(tan)的過(guo)(guo)濾(lv)器，可以(yi)從上(shang)(shang)游上(shang)(shang)流式快速砂濾(lv)器接收過(guo)(guo)濾(lv)液。活(huo)性(xing)炭(tan)(圖1)來自兩個(ge)大廳(ting)的水(shui)從兩個(ge)相(xiang)反的方向進(jin)入七(qi)個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)器。過(guo)(guo)濾(lv)器中的介(jie)質由(you)三層組(zu)成。過(guo)(guo)濾(lv)器每96小(xiao)時反洗(xi)一次(ci)飲(yin)用水(shui)廠(chang)的成品水(shui)，以(yi)清洗(xi)吸(xi)附的絮凝物，限(xian)制過(guo)(guo)濾(lv)器上(shang)(shang)的生(sheng)(sheng)物生(sheng)(sheng)長。所有(you)過(guo)(guo)濾(lv)器炭(tan)之前，所有(you)過(guo)(guo)濾(lv)器都含(han)有(you)老化活(huo)性(xing)炭(tan)(>3年(nian))。可以(yi)看出，假設每個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)器都是物理和(he)生(sheng)(sheng)物過(guo)(guo)濾(lv)器，3年(nian)后活(huo)性(xing)炭(tan)幾乎(hu)沒有(you)吸(xi)附能力(li)，因(yin)此必須定(ding)期更換活(huo)性(xing)炭(tan)。

　　改進活性炭過(guo)濾系統

　　我們研究了(le)五種(zhong)活(huo)性炭過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)，其中三(san)種(zhong)在(zai)實驗(yan)過(guo)(guo)程中進行了(le)改造(F4，F6和F7)兩者作為(wei)未改造的對比。由于活(huo)性炭之前(qian)沒(mei)有采樣點(dian)，為(wei)計算進入每個過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)的水量(liang)，建(jian)立了(le)一個數值模型。這表(biao)明A室向過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)F1，F6和F7供(gong)水，而(er)B室則向過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)供(gong)水F3，F4和Rf5供(gong)水。參(can)考(kao)濾(lv)(lv)波器(qi)Rf主要(yao)從(cong)A室接收水(73%來自A室)。因此，將修(xiu)改的濾(lv)(lv)波器(qi)F6和F7.參(can)考(kao)濾(lv)(lv)波器(qi)Rf2.比較(jiao)(jiao)修(xiu)改后(hou)的濾(lv)(lv)波器(qi)F4.參(can)考(kao)濾(lv)(lv)波器(qi)Rf5(圖(tu)1)比較(jiao)(jiao)。

　　上(shang)流砂濾(lv)清(qing)器(qi)(qi)(qi)和(he)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭平行下游(you)濾(lv)清(qing)器(qi)(qi)(qi)的示意圖。深(shen)灰(hui)色(se)框架(F4，F6和(he)F7)是活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭過濾(lv)系(xi)統過濾(lv)系(xi)統，淺灰(hui)色(se)框架(Rf2和(he)Rf5)是未改造的參(can)考(kao)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭。有附(fu)加過濾(lv)器(qi)(qi)(qi)(F1和(he)F3)。

　　在本(ben)研究的(de)(de)實(shi)驗過程(cheng)中(zhong)，活(huo)性炭的(de)(de)修改(gai)如下：在改(gai)進的(de)(de)活(huo)性炭過濾(lv)(lv)(lv)器中(zhong)，10%的(de)(de)床高飽(bao)和活(huo)性炭被(bei)新(xin)的(de)(de)活(huo)性炭取代(dai)，新(xin)的(de)(de)活(huo)性炭浸泡在清水(shui)中(zhong)24小時，去除過濾(lv)(lv)(lv)介(jie)質中(zhong)的(de)(de)任何吸附空氣。改(gai)造(zao)過程(cheng)中(zhong)，改(gai)造(zao)后(hou)的(de)(de)過濾(lv)(lv)(lv)器無法工作，水(shui)流增加到其他(ta)過濾(lv)(lv)(lv)器。為避(bi)免在實(shi)驗過程(cheng)中(zhong)破壞飲用(yong)水(shui)的(de)(de)整體(ti)供應，依次改(gai)造(zao)不同的(de)(de)過濾(lv)(lv)(lv)器。使用(yong)新(xin)活(huo)性炭補充(chong)過濾(lv)(lv)(lv)器大約需(xu)要40小時，包括以下步驟：

1. 安裝液壓泵和噴射(she)器(qi)，操作(zuo)過濾(lv)器(qi)周圍(wei)的(de)抽吸軟管，從過濾(lv)器(qi)上(shang)去(qu)除頂部(bu)活性炭(tan)漿液。泵送(song)時間與需要去(qu)除的(de)活性炭(tan)質量成比例。

   
   

　　2.將浸泡(pao)過(guo)的新(xin)活性炭(tan)分(fen)配(pei)到舊(jiu)過(guo)濾材料上。分(fen)配(pei)時間與需要更換的活性炭(tan)質量成正比。

　　3.黑(hei)色碳(tan)粉(fen)和灰(hui)分通(tong)過(guo)(guo)反(fan)(fan)復沖洗(xi)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器從(cong)新活性炭中消除。**個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)液通(tong)常被丟棄，因為(wei)高細顆粒。反(fan)(fan)洗(xi)時間與補充活性炭的質量成正比

　　在恢復使用過濾器之前，通常(chang)要檢查生物(wu)水質。

　　新型(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有微(wei)孔結構，預計有利于小型(xing)有機化合物(wu)(wu)相對于大型(xing)有機化合物(wu)(wu)的(de)吸附(fu)。由于現(xian)有活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)密(mi)度和尺寸與添加的(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)相似，它(ta)們將在反沖(chong)洗過(guo)程中完全混(hun)合，使(shi)新的(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)分布在整個活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)過(guo)濾器(qi)中。重要的(de)是，添加的(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)密(mi)度與現(xian)有活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)相匹配，并在整個過(guo)濾器(qi)中均勻(yun)分布。否則，過(guo)濾介質會(hui)完全清洗，反洗過(guo)程中可能會(hui)沖(chong)洗掉活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。

　　改造(zao)后的(de)(de)(F6，F7和(he)F4)和(he)參考(Rf2和(he)Rf5)過濾器中活性炭去除有(you)機物級(ji)別的(de)(de)效(xiao)率(lv)。誤差棒表示通(tong)過誤差傳(chuan)播(bo)計算的(de)(de)標準誤差(N=4)。

　　提高活性(xing)炭過濾(lv)器中有(you)機物(wu)的去除(chu)效率

　　所(suo)有(you)(you)(you)光(guang)(guang)學活性(xing)(吸收(shou)/發熒(ying)光(guang)(guang))有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)和(he)有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)的(de)整體去(qu)(qu)(qu)除效(xiao)率如圖(tu)2所(suo)示(shi)(shi)。該(gai)圖(tu)上的(de)誤(wu)(wu)差條(tiao)表(biao)示(shi)(shi)由誤(wu)(wu)差傳播(bo)方法(fa)計算的(de)標準誤(wu)(wu)差，并(bing)且對(dui)于(yu)熒(ying)光(guang)(guang)測量(liang)而(er)言*小。圖(tu)2顯示(shi)(shi)，以(yi)有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)為代表(biao)的(de)寬(kuan)有(you)(you)(you)機(ji)池和(he)非熒(ying)光(guang)(guang)有(you)(you)(you)機(ji)池UV與吸收(shou)分數相比(bi)，本(ben)研究中的(de)生(sheng)物(wu)過濾(lv)器優先去(qu)(qu)(qu)除有(you)(you)(you)機(ji)成分。相對(dui)較低的(de)有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)去(qu)(qu)(qu)除表(biao)明(ming)大多數有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)池由非熒(ying)光(guang)(guang)部分組(zu)成，去(qu)(qu)(qu)除相對(dui)較差。但活性(xing)炭(tan)補充(chong)后，包括有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)在內的(de)所(suo)有(you)(you)(you)三(san)級去(qu)(qu)(qu)除都得到了改善，表(biao)明(ming)對(dui)有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)去(qu)(qu)(qu)除有(you)(you)(you)積(ji)極的(de)整體影(ying)響。由于(yu)與新活性(xing)炭(tan)無關的(de)生(sheng)物(wu)去(qu)(qu)(qu)除，增加(jia)的(de)去(qu)(qu)(qu)除*有(you)(you)(you)可(ke)能歸因于(yu)對(dui)新活性(xing)炭(tan)過濾(lv)材料的(de)吸附。

　　活性炭更換的經濟方面

　　從(cong)經濟角度來看，添(tian)加一層活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)比再生(sheng)或更(geng)換一整罐活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)更(geng)經濟。雖然改(gai)造活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)過(guo)(guo)濾(lv)器有一定的固定成(cheng)本（如管理(li)和(he)安裝(zhuang)(zhuang)時(shi)(shi)間(jian)(jian)、泵的收集(ji)和(he)安裝(zhuang)(zhuang)、生(sheng)物測試），但大部(bu)分(fen)成(cheng)本與要(yao)更(geng)換的活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)數量成(cheng)正比，提取(qu)和(he)分(fen)配泵的時(shi)(shi)間(jian)(jian)、反洗時(shi)(shi)間(jian)(jian)、運輸和(he)處置成(cheng)本）。生(sheng)物活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)系(xi)統的運行成(cheng)本遠低(di)于活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)系(xi)統，估計節約2-3倍，使用壽(shou)命延長4-5倍。90%的過(guo)(guo)濾(lv)介質保持(chi)在活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)生(sheng)物過(guo)(guo)濾(lv)器中，因此在改(gai)善新(xin)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)吸附的同時(shi)(shi)，生(sheng)物降(jiang)解繼續有助于去除有機(ji)物。