更換飲用水廠活性炭

　　由于氣(qi)候變化，許(xu)(xu)多(duo)天然飲用水(shui)中的(de)天然有機(ji)物增加。這些(xie)有機(ji)物可以(yi)與氯結(jie)合形成致癌消毒副產物，促進水(shui)中細菌的(de)再生(sheng)，產生(sheng)顏(yan)色、味(wei)道(dao)和氣(qi)味(wei)，進一步(bu)影響飲用水(shui)的(de)質量(liang)。活性(xing)炭過(guo)濾是許(xu)(xu)多(duo)飲用水(shui)凈化設(she)施(shi)的(de)一步(bu)，可以(yi)提高分布式水(shui)質的(de)穩定性(xing)。

　　更換(huan)活性炭，改(gai)善(shan)飲用水過濾

　　介(jie)紹的(de)(de)(de)飲用水(shui)處理(li)(li)廠(chang)有七個(ge)(ge)(ge)使用活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)，可以從上(shang)游上(shang)流式快(kuai)速(su)砂濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)接收過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)液(ye)。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(圖1)來自(zi)兩個(ge)(ge)(ge)大(da)廳(ting)的(de)(de)(de)水(shui)從兩個(ge)(ge)(ge)相反(fan)的(de)(de)(de)方向進入七個(ge)(ge)(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)中的(de)(de)(de)介(jie)質由三層組成(cheng)。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)每(mei)(mei)96小時反(fan)洗一次飲用水(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)成(cheng)品水(shui)，以清洗吸(xi)附的(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)物，限制(zhi)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)上(shang)的(de)(de)(de)生物生長(chang)。所有過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)炭(tan)(tan)(tan)(tan)之前，所有過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)都含(han)有老化活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(>3年(nian))。可以看出，假設每(mei)(mei)個(ge)(ge)(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)都是物理(li)(li)和生物過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)，3年(nian)后(hou)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)幾乎沒有吸(xi)附能力，因(yin)此必須定(ding)期更換活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。

　　改進(jin)活性炭過(guo)濾系統

　　我們研(yan)究了五種(zhong)活(huo)性(xing)(xing)炭過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)，其(qi)中三種(zhong)在實驗過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中進行了改(gai)造(F4，F6和F7)兩者作為(wei)未(wei)改(gai)造的(de)(de)對比。由于活(huo)性(xing)(xing)炭之前沒(mei)有采(cai)樣(yang)點(dian)，為(wei)計(ji)算(suan)進入每個過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)水(shui)(shui)量，建立了一個數值模型。這表(biao)明A室(shi)向過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)F1，F6和F7供(gong)水(shui)(shui)，而B室(shi)則(ze)向過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)供(gong)水(shui)(shui)F3，F4和Rf5供(gong)水(shui)(shui)。參(can)考(kao)(kao)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)Rf主要(yao)從A室(shi)接收水(shui)(shui)(73%來自A室(shi))。因此(ci)，將修改(gai)的(de)(de)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)F6和F7.參(can)考(kao)(kao)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)Rf2.比較(jiao)修改(gai)后的(de)(de)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)F4.參(can)考(kao)(kao)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)Rf5(圖(tu)1)比較(jiao)。

　　上(shang)流砂濾(lv)清器和(he)活(huo)性炭(tan)平行下游濾(lv)清器的示(shi)意圖。深(shen)灰(hui)色框架(F4，F6和(he)F7)是(shi)活(huo)性炭(tan)過(guo)濾(lv)系統(tong)過(guo)濾(lv)系統(tong)，淺灰(hui)色框架(Rf2和(he)Rf5)是(shi)未(wei)改造的參考活(huo)性炭(tan)。有(you)附加(jia)過(guo)濾(lv)器(F1和(he)F3)。

　　在(zai)(zai)本研究的(de)(de)實(shi)驗過(guo)(guo)(guo)程中，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)修改如下(xia)：在(zai)(zai)改進的(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器中，10%的(de)(de)床高(gao)飽和活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)被新的(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)取代，新的(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)浸泡在(zai)(zai)清水(shui)中24小時(shi)，去(qu)除過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)介質中的(de)(de)任何吸附空氣。改造過(guo)(guo)(guo)程中，改造后的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器無法工作，水(shui)流(liu)增加(jia)到其他過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器。為避免在(zai)(zai)實(shi)驗過(guo)(guo)(guo)程中破壞飲用(yong)水(shui)的(de)(de)整體供應(ying)，依(yi)次改造不同的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器。使(shi)用(yong)新活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)補(bu)充過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器大(da)約需要40小時(shi)，包括以(yi)下(xia)步驟(zou)：

1. 安(an)裝液壓泵和噴射器(qi)，操作過濾(lv)器(qi)周圍的抽吸軟管，從(cong)過濾(lv)器(qi)上去除頂部(bu)活性炭漿液。泵送時(shi)間與需(xu)要(yao)去除的活性炭質量成比例(li)。

   
   

　　2.將浸泡過的(de)新活性(xing)炭分配(pei)到舊過濾材料上。分配(pei)時間與需要(yao)更換的(de)活性(xing)炭質(zhi)量(liang)成正比(bi)。

　　3.黑色碳(tan)粉(fen)和灰分通過(guo)反復沖洗過(guo)濾器從新活(huo)性炭(tan)中(zhong)消除。**個(ge)過(guo)濾液通常被丟棄，因為高(gao)細顆粒。反洗時間與補充活(huo)性炭(tan)的(de)質量成正(zheng)比

　　在(zai)恢(hui)復(fu)使(shi)用過(guo)濾器之前，通(tong)常要檢查生(sheng)物水質(zhi)。

　　新型活性(xing)炭(tan)(tan)具有(you)(you)微孔結構，預計有(you)(you)利于小(xiao)型有(you)(you)機化(hua)合(he)物相對(dui)于大型有(you)(you)機化(hua)合(he)物的吸附。由于現(xian)有(you)(you)活性(xing)炭(tan)(tan)的密度和(he)尺寸與添加的活性(xing)炭(tan)(tan)相似，它們將在反(fan)沖洗過(guo)程(cheng)中完全混(hun)合(he)，使新的活性(xing)炭(tan)(tan)分布在整個活性(xing)炭(tan)(tan)過(guo)濾器中。重要的是，添加的活性(xing)炭(tan)(tan)密度與現(xian)有(you)(you)活性(xing)炭(tan)(tan)相匹(pi)配(pei)，并(bing)在整個過(guo)濾器中均勻分布。否則(ze)，過(guo)濾介質(zhi)會(hui)(hui)完全清洗，反(fan)洗過(guo)程(cheng)中可能會(hui)(hui)沖洗掉活性(xing)炭(tan)(tan)。

　　改造后的(F6，F7和(he)(he)F4)和(he)(he)參考(Rf2和(he)(he)Rf5)過(guo)濾器中(zhong)活性炭去除有機(ji)物級別的效(xiao)率。誤(wu)差棒表示通過(guo)誤(wu)差傳播(bo)計算的標準誤(wu)差(N=4)。

　　提高(gao)活性(xing)炭過濾器(qi)中有(you)機物的去(qu)除效率

　　所(suo)有(you)(you)(you)光(guang)(guang)學活性(xing)(xing)(吸收(shou)/發熒光(guang)(guang))有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)和(he)(he)有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)的(de)(de)(de)整(zheng)體去(qu)(qu)除效率(lv)如圖(tu)2所(suo)示(shi)。該圖(tu)上的(de)(de)(de)誤(wu)差條(tiao)表(biao)示(shi)由誤(wu)差傳播方(fang)法(fa)計算的(de)(de)(de)標準誤(wu)差，并(bing)且對(dui)(dui)于熒光(guang)(guang)測(ce)量而言*小。圖(tu)2顯示(shi)，以有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)為代(dai)表(biao)的(de)(de)(de)寬有(you)(you)(you)機(ji)池和(he)(he)非熒光(guang)(guang)有(you)(you)(you)機(ji)池UV與吸收(shou)分(fen)(fen)數相(xiang)(xiang)比，本研究中的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)過濾器(qi)優先去(qu)(qu)除有(you)(you)(you)機(ji)成分(fen)(fen)。相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)較低(di)的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)去(qu)(qu)除表(biao)明大多(duo)數有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)池由非熒光(guang)(guang)部分(fen)(fen)組(zu)成，去(qu)(qu)除相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)較差。但活性(xing)(xing)炭補(bu)充(chong)后，包括(kuo)有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)在(zai)內的(de)(de)(de)所(suo)有(you)(you)(you)三級去(qu)(qu)除都得到了改善，表(biao)明對(dui)(dui)有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)去(qu)(qu)除有(you)(you)(you)積(ji)極的(de)(de)(de)整(zheng)體影響。由于與新(xin)活性(xing)(xing)炭無關的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)去(qu)(qu)除，增加的(de)(de)(de)去(qu)(qu)除*有(you)(you)(you)可(ke)能歸因于對(dui)(dui)新(xin)活性(xing)(xing)炭過濾材料的(de)(de)(de)吸附(fu)。

　　活性炭(tan)更換(huan)的經濟方面

　　從經濟角(jiao)度(du)來看(kan)，添加一(yi)層活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)比(bi)再生(sheng)或更(geng)(geng)換一(yi)整罐活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)更(geng)(geng)經濟。雖然改造(zao)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)過濾(lv)(lv)器(qi)有一(yi)定的(de)(de)固定成(cheng)本(ben)（如管理(li)和安(an)(an)裝時間(jian)(jian)(jian)、泵的(de)(de)收集和安(an)(an)裝、生(sheng)物(wu)(wu)(wu)測(ce)試），但大部分(fen)成(cheng)本(ben)與要更(geng)(geng)換的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)數量成(cheng)正比(bi)，提(ti)取和分(fen)配(pei)泵的(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)、反洗時間(jian)(jian)(jian)、運輸和處置成(cheng)本(ben)）。生(sheng)物(wu)(wu)(wu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)運行成(cheng)本(ben)遠(yuan)低于(yu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)系(xi)(xi)統(tong)，估計節約(yue)2-3倍(bei)，使用壽命延(yan)長4-5倍(bei)。90%的(de)(de)過濾(lv)(lv)介質(zhi)保持在活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)過濾(lv)(lv)器(qi)中(zhong)，因此在改善新活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸附的(de)(de)同時，生(sheng)物(wu)(wu)(wu)降(jiang)解繼續有助于(yu)去除有機物(wu)(wu)(wu)。