更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候變(bian)化，許多天(tian)然飲(yin)用(yong)水(shui)中的(de)天(tian)然有機物(wu)增加。這些有機物(wu)可以(yi)與氯結合形(xing)成致癌消毒副產(chan)物(wu)，促進水(shui)中細菌(jun)的(de)再生，產(chan)生顏色、味道和氣味，進一步(bu)影響(xiang)飲(yin)用(yong)水(shui)的(de)質量。活性炭(tan)過濾是許多飲(yin)用(yong)水(shui)凈化設施的(de)一步(bu)，可以(yi)提高分(fen)布式水(shui)質的(de)穩(wen)定性。

　　更換活性炭，改善飲用(yong)水(shui)過濾

　　介紹(shao)的(de)(de)(de)飲(yin)用水處理廠有七個(ge)使用活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)，可以(yi)(yi)(yi)從上游上流式快(kuai)速砂濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)接收過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)液。活(huo)性炭(tan)(tan)(圖1)來自兩(liang)個(ge)大廳的(de)(de)(de)水從兩(liang)個(ge)相反(fan)的(de)(de)(de)方向進(jin)入七個(ge)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)。過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)中的(de)(de)(de)介質由三層組(zu)成。過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)每96小時(shi)反(fan)洗一次飲(yin)用水廠的(de)(de)(de)成品水，以(yi)(yi)(yi)清洗吸(xi)附的(de)(de)(de)絮凝物，限制過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)上的(de)(de)(de)生(sheng)物生(sheng)長(chang)。所有過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)炭(tan)(tan)之(zhi)前(qian)，所有過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)都含有老化活(huo)性炭(tan)(tan)(>3年(nian))。可以(yi)(yi)(yi)看出，假設每個(ge)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)都是(shi)物理和生(sheng)物過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)，3年(nian)后活(huo)性炭(tan)(tan)幾乎(hu)沒有吸(xi)附能力，因此必須定期更換活(huo)性炭(tan)(tan)。

　　改進活(huo)性炭過濾系統

　　我們研究了五種活性(xing)炭(tan)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)，其中三種在(zai)實驗過(guo)程中進行了改(gai)造(zao)(F4，F6和(he)F7)兩者作(zuo)為未改(gai)造(zao)的對(dui)比。由于活性(xing)炭(tan)之前沒有采樣點，為計算進入每個過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)的水量(liang)，建立了一個數值模型。這(zhe)表(biao)明(ming)A室(shi)向(xiang)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)F1，F6和(he)F7供(gong)水，而B室(shi)則向(xiang)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)供(gong)水F3，F4和(he)Rf5供(gong)水。參(can)(can)考(kao)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)Rf主要(yao)從(cong)A室(shi)接(jie)收水(73%來自A室(shi))。因(yin)此，將修改(gai)的濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)F6和(he)F7.參(can)(can)考(kao)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)Rf2.比較(jiao)修改(gai)后(hou)的濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)F4.參(can)(can)考(kao)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)Rf5(圖(tu)1)比較(jiao)。

　　上(shang)流砂濾(lv)(lv)清(qing)器和活(huo)性(xing)炭平行下游濾(lv)(lv)清(qing)器的示意圖。深灰色框架(jia)(F4，F6和F7)是(shi)(shi)活(huo)性(xing)炭過濾(lv)(lv)系統(tong)(tong)過濾(lv)(lv)系統(tong)(tong)，淺灰色框架(jia)(Rf2和Rf5)是(shi)(shi)未(wei)改造的參考活(huo)性(xing)炭。有附(fu)加(jia)過濾(lv)(lv)器(F1和F3)。

　　在本研(yan)究的(de)(de)實驗過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，活性炭(tan)(tan)的(de)(de)修改(gai)(gai)如下(xia)：在改(gai)(gai)進的(de)(de)活性炭(tan)(tan)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)，10%的(de)(de)床(chuang)高飽(bao)和活性炭(tan)(tan)被新的(de)(de)活性炭(tan)(tan)取(qu)代，新的(de)(de)活性炭(tan)(tan)浸泡在清水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)24小時，去(qu)除(chu)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)介質中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)任何吸附(fu)空(kong)氣。改(gai)(gai)造(zao)(zao)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，改(gai)(gai)造(zao)(zao)后(hou)的(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)無法工作，水(shui)流增加到(dao)其他過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)。為避(bi)免在實驗過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)破(po)壞飲用(yong)水(shui)的(de)(de)整體供應(ying)，依次改(gai)(gai)造(zao)(zao)不(bu)同(tong)的(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)。使用(yong)新活性炭(tan)(tan)補充過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)大約(yue)需要40小時，包括以下(xia)步(bu)驟(zou)：

1. 安(an)裝液壓泵和(he)噴射(she)器(qi)，操作過(guo)濾器(qi)周圍的抽吸軟管，從過(guo)濾器(qi)上去除頂部活性(xing)炭漿(jiang)液。泵送(song)時(shi)間(jian)與需要去除的活性(xing)炭質(zhi)量(liang)成比例。

   
   

　　2.將浸泡過的新活性炭分配到舊過濾材料上。分配時間與需要(yao)更換的活性炭質(zhi)量成正比。

　　3.黑色碳粉和灰分通(tong)(tong)過(guo)反復沖洗過(guo)濾器從新活(huo)性炭中消除(chu)。**個(ge)過(guo)濾液通(tong)(tong)常被丟棄(qi)，因為高細顆粒。反洗時間與補(bu)充(chong)活(huo)性炭的質量成(cheng)正比(bi)

　　在(zai)恢復使用過濾器之前，通(tong)常要檢查生物水質。

　　新(xin)(xin)型活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具(ju)有(you)微孔結構(gou)，預(yu)計有(you)利于小型有(you)機(ji)化合物相對于大型有(you)機(ji)化合物的(de)(de)吸(xi)附。由于現(xian)有(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)密度和尺寸與添(tian)加的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相似，它(ta)們將在(zai)(zai)反沖洗過程(cheng)中完全混合，使新(xin)(xin)的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)分布在(zai)(zai)整個活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)過濾器(qi)(qi)中。重要(yao)的(de)(de)是(shi)，添(tian)加的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)密度與現(xian)有(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相匹(pi)配，并在(zai)(zai)整個過濾器(qi)(qi)中均勻分布。否則，過濾介質會完全清洗，反洗過程(cheng)中可(ke)能會沖洗掉活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。

　　改造后的(de)(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過濾器中活性炭去除有機物(wu)級別的(de)效率。誤差(cha)棒表(biao)示通過誤差(cha)傳播(bo)計算的(de)標(biao)準誤差(cha)(N=4)。

　　提高活性炭過濾(lv)器中有機物的去除效率

　　所(suo)有(you)光(guang)學(xue)活(huo)(huo)性(xing)(吸(xi)(xi)收/發熒(ying)光(guang))有(you)機物(wu)和有(you)機碳(tan)的整體去除(chu)(chu)(chu)效率如圖(tu)2所(suo)示。該圖(tu)上的誤(wu)差條(tiao)表(biao)示由(you)誤(wu)差傳(chuan)播方法計算(suan)的標準誤(wu)差，并且對(dui)(dui)于熒(ying)光(guang)測量而言*小。圖(tu)2顯示，以有(you)機碳(tan)為代表(biao)的寬(kuan)有(you)機池(chi)和非(fei)熒(ying)光(guang)有(you)機池(chi)UV與吸(xi)(xi)收分(fen)數相(xiang)比，本(ben)研(yan)究中的生物(wu)過(guo)濾器優(you)先去除(chu)(chu)(chu)有(you)機成分(fen)。相(xiang)對(dui)(dui)較低的有(you)機碳(tan)去除(chu)(chu)(chu)表(biao)明大多數有(you)機物(wu)池(chi)由(you)非(fei)熒(ying)光(guang)部分(fen)組成，去除(chu)(chu)(chu)相(xiang)對(dui)(dui)較差。但活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)補(bu)充后，包括(kuo)有(you)機碳(tan)在內的所(suo)有(you)三級去除(chu)(chu)(chu)都(dou)得到(dao)了改善，表(biao)明對(dui)(dui)有(you)機物(wu)去除(chu)(chu)(chu)有(you)積極(ji)的整體影(ying)響。由(you)于與新(xin)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)無關(guan)的生物(wu)去除(chu)(chu)(chu)，增加的去除(chu)(chu)(chu)*有(you)可能歸因于對(dui)(dui)新(xin)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)濾材料的吸(xi)(xi)附(fu)。

　　活性炭更(geng)換的經(jing)濟方面

　　從經濟角度來看(kan)，添加一(yi)(yi)層活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭比再生(sheng)(sheng)或更(geng)換一(yi)(yi)整罐活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭更(geng)經濟。雖然改造活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭過濾(lv)器有一(yi)(yi)定的固定成(cheng)本(ben)(ben)（如管理和(he)安裝時(shi)間、泵的收集和(he)安裝、生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)測試），但大部分成(cheng)本(ben)(ben)與(yu)要(yao)更(geng)換的活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭數(shu)量成(cheng)正比，提取和(he)分配泵的時(shi)間、反洗時(shi)間、運(yun)輸和(he)處置成(cheng)本(ben)(ben)）。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭系統的運(yun)行成(cheng)本(ben)(ben)遠低于活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭系統，估計節(jie)約(yue)2-3倍，使用壽命延長(chang)4-5倍。90%的過濾(lv)介質保持在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)過濾(lv)器中，因此(ci)在(zai)改善新活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)附的同時(shi)，生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)降解繼續有助于去除有機物(wu)(wu)。