更換飲用水廠活性炭

　　由(you)于氣候(hou)變化，許(xu)多(duo)天(tian)然飲用(yong)水中(zhong)的(de)天(tian)然有機(ji)物(wu)增加。這些有機(ji)物(wu)可(ke)以與(yu)氯結(jie)合形(xing)成致(zhi)癌消毒副產物(wu)，促進(jin)水中(zhong)細(xi)菌的(de)再(zai)生，產生顏色、味(wei)道(dao)和氣味(wei)，進(jin)一步影響飲用(yong)水的(de)質量。活性炭(tan)過濾是許(xu)多(duo)飲用(yong)水凈化設(she)施的(de)一步，可(ke)以提高(gao)分布(bu)式水質的(de)穩定性。

　　更換活性炭，改善飲(yin)用水(shui)過(guo)濾

　　介(jie)紹的(de)飲用(yong)水(shui)處理廠有(you)七(qi)(qi)個(ge)(ge)使(shi)用(yong)活性(xing)(xing)(xing)炭的(de)過濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)，可以從上(shang)游上(shang)流式快速(su)砂濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)接(jie)收(shou)過濾(lv)(lv)液。活性(xing)(xing)(xing)炭(圖1)來自兩個(ge)(ge)大廳的(de)水(shui)從兩個(ge)(ge)相反的(de)方向進入七(qi)(qi)個(ge)(ge)過濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)。過濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)中的(de)介(jie)質由三層(ceng)組成(cheng)。過濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)每(mei)96小時反洗(xi)一(yi)次飲用(yong)水(shui)廠的(de)成(cheng)品水(shui)，以清洗(xi)吸附的(de)絮凝物，限(xian)制過濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)上(shang)的(de)生(sheng)物生(sheng)長。所有(you)過濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)炭之前，所有(you)過濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)都(dou)含有(you)老化(hua)活性(xing)(xing)(xing)炭(>3年)。可以看出，假設每(mei)個(ge)(ge)過濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)都(dou)是物理和生(sheng)物過濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)，3年后活性(xing)(xing)(xing)炭幾(ji)乎(hu)沒有(you)吸附能力，因此必須定(ding)期更(geng)換活性(xing)(xing)(xing)炭。

　　改進活性炭過(guo)濾系統

　　我(wo)們(men)研究(jiu)了五種(zhong)活性炭(tan)過濾(lv)(lv)器(qi)，其中三種(zhong)在實驗過程中進(jin)(jin)行了改(gai)造(zao)(F4，F6和(he)F7)兩者作為(wei)未改(gai)造(zao)的(de)(de)(de)對比(bi)。由(you)于活性炭(tan)之前(qian)沒有采(cai)樣點，為(wei)計算進(jin)(jin)入每個過濾(lv)(lv)器(qi)的(de)(de)(de)水(shui)量，建(jian)立了一(yi)個數值模型。這表明A室(shi)向過濾(lv)(lv)器(qi)F1，F6和(he)F7供(gong)水(shui)，而B室(shi)則向過濾(lv)(lv)器(qi)供(gong)水(shui)F3，F4和(he)Rf5供(gong)水(shui)。參(can)考濾(lv)(lv)波器(qi)Rf主要從A室(shi)接收水(shui)(73%來(lai)自(zi)A室(shi))。因此，將(jiang)修改(gai)的(de)(de)(de)濾(lv)(lv)波器(qi)F6和(he)F7.參(can)考濾(lv)(lv)波器(qi)Rf2.比(bi)較(jiao)修改(gai)后(hou)的(de)(de)(de)濾(lv)(lv)波器(qi)F4.參(can)考濾(lv)(lv)波器(qi)Rf5(圖1)比(bi)較(jiao)。

　　上流(liu)砂濾(lv)(lv)清(qing)器(qi)和活性(xing)炭(tan)平行下游濾(lv)(lv)清(qing)器(qi)的(de)示意圖。深(shen)灰色(se)框架(jia)(F4，F6和F7)是活性(xing)炭(tan)過(guo)濾(lv)(lv)系統過(guo)濾(lv)(lv)系統，淺灰色(se)框架(jia)(Rf2和Rf5)是未改造的(de)參(can)考(kao)活性(xing)炭(tan)。有附加(jia)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(F1和F3)。

　　在(zai)(zai)(zai)本研究的(de)實(shi)驗過(guo)(guo)程中，活性炭(tan)的(de)修改如(ru)下(xia)：在(zai)(zai)(zai)改進的(de)活性炭(tan)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)中，10%的(de)床高飽(bao)和活性炭(tan)被新(xin)(xin)的(de)活性炭(tan)取代，新(xin)(xin)的(de)活性炭(tan)浸泡在(zai)(zai)(zai)清水中24小(xiao)時(shi)，去除過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)介質(zhi)中的(de)任何吸附空氣。改造過(guo)(guo)程中，改造后(hou)的(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)無法工作，水流(liu)增加到其他(ta)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)。為避免(mian)在(zai)(zai)(zai)實(shi)驗過(guo)(guo)程中破壞(huai)飲(yin)用(yong)水的(de)整(zheng)體(ti)供應，依次改造不同的(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)。使用(yong)新(xin)(xin)活性炭(tan)補充(chong)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)大(da)約需要40小(xiao)時(shi)，包括以下(xia)步(bu)驟：

1. 安(an)裝液壓泵(beng)和噴射(she)器(qi)，操(cao)作過(guo)濾(lv)器(qi)周(zhou)圍的抽吸軟管，從(cong)過(guo)濾(lv)器(qi)上(shang)去除(chu)頂部(bu)活性(xing)炭(tan)漿(jiang)液。泵(beng)送時間(jian)與(yu)需要去除(chu)的活性(xing)炭(tan)質量成比例。

   
   

　　2.將浸泡過的(de)新(xin)活(huo)性(xing)炭(tan)分配(pei)(pei)到舊過濾材料上。分配(pei)(pei)時間與(yu)需要更換的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)質(zhi)量成正比。

　　3.黑色碳粉和灰分通過反復(fu)沖洗過濾器從新活性(xing)炭(tan)(tan)中消除。**個(ge)過濾液通常被丟棄，因(yin)為高細(xi)顆粒。反洗時(shi)間與補充(chong)活性(xing)炭(tan)(tan)的質量成(cheng)正比

　　在恢復使用(yong)過(guo)濾器之(zhi)前，通常要檢(jian)查生(sheng)物水質。

　　新型活(huo)性(xing)炭(tan)具有(you)(you)微(wei)孔結構，預計有(you)(you)利于小型有(you)(you)機(ji)化合(he)物相對于大型有(you)(you)機(ji)化合(he)物的(de)吸附(fu)。由于現有(you)(you)活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)密(mi)度(du)(du)和尺寸與添(tian)加的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)相似，它們將在反(fan)沖洗(xi)過(guo)(guo)程中(zhong)完(wan)全混(hun)合(he)，使(shi)新的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)分布在整個活(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾器中(zhong)。重要的(de)是(shi)，添(tian)加的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)密(mi)度(du)(du)與現有(you)(you)活(huo)性(xing)炭(tan)相匹(pi)配，并在整個過(guo)(guo)濾器中(zhong)均勻分布。否則(ze)，過(guo)(guo)濾介質會完(wan)全清洗(xi)，反(fan)洗(xi)過(guo)(guo)程中(zhong)可能會沖洗(xi)掉活(huo)性(xing)炭(tan)。

　　改造后的(F6，F7和(he)(he)F4)和(he)(he)參考(Rf2和(he)(he)Rf5)過濾器中(zhong)活(huo)性炭(tan)去除有機物級(ji)別的效(xiao)率。誤(wu)差(cha)棒表(biao)示(shi)通過誤(wu)差(cha)傳播(bo)計(ji)算的標準誤(wu)差(cha)(N=4)。

　　提高活性炭過濾器中有機(ji)物的去除效(xiao)率

　　所有光(guang)(guang)學活(huo)性(xing)(吸(xi)收/發熒(ying)光(guang)(guang))有機(ji)物(wu)和(he)有機(ji)碳的整體去(qu)除(chu)效率如(ru)圖2所示(shi)(shi)。該圖上的誤差(cha)(cha)條表示(shi)(shi)由(you)誤差(cha)(cha)傳(chuan)播方法計算(suan)的標(biao)準(zhun)誤差(cha)(cha)，并且對于(yu)熒(ying)光(guang)(guang)測量(liang)而(er)言*小。圖2顯示(shi)(shi)，以有機(ji)碳為代表的寬(kuan)有機(ji)池(chi)和(he)非(fei)(fei)熒(ying)光(guang)(guang)有機(ji)池(chi)UV與(yu)吸(xi)收分數相(xiang)比，本研究中的生物(wu)過濾(lv)器優先(xian)去(qu)除(chu)有機(ji)成分。相(xiang)對較低(di)的有機(ji)碳去(qu)除(chu)表明大(da)多數有機(ji)物(wu)池(chi)由(you)非(fei)(fei)熒(ying)光(guang)(guang)部分組成，去(qu)除(chu)相(xiang)對較差(cha)(cha)。但活(huo)性(xing)炭補(bu)充后，包括有機(ji)碳在內的所有三級(ji)去(qu)除(chu)都得到了改善，表明對有機(ji)物(wu)去(qu)除(chu)有積(ji)極(ji)的整體影響。由(you)于(yu)與(yu)新活(huo)性(xing)炭無關的生物(wu)去(qu)除(chu)，增加的去(qu)除(chu)*有可能歸因于(yu)對新活(huo)性(xing)炭過濾(lv)材料的吸(xi)附。

　　活性(xing)炭更換(huan)的經濟方(fang)面

　　從經濟角(jiao)度(du)來看，添(tian)加一(yi)層活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)比再生或更(geng)換一(yi)整罐(guan)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)更(geng)經濟。雖然改造活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)過濾器有(you)一(yi)定(ding)的(de)(de)固定(ding)成本（如管理(li)和安(an)裝(zhuang)時間、泵(beng)(beng)的(de)(de)收集和安(an)裝(zhuang)、生物(wu)測試(shi)），但大部(bu)分成本與要更(geng)換的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)數(shu)量成正比，提取(qu)和分配泵(beng)(beng)的(de)(de)時間、反洗時間、運輸和處(chu)置(zhi)成本）。生物(wu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)系統(tong)的(de)(de)運行成本遠(yuan)低(di)于活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)系統(tong)，估計節(jie)約2-3倍(bei)(bei)，使(shi)用壽命延長4-5倍(bei)(bei)。90%的(de)(de)過濾介質保持在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)生物(wu)過濾器中(zhong)，因此在(zai)改善(shan)新活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸附的(de)(de)同時，生物(wu)降解繼續有(you)助于去除(chu)有(you)機物(wu)。