更換飲用水廠活性炭

　　由(you)于氣候(hou)變(bian)化，許多天然飲用水(shui)中的天然有(you)機(ji)物增加(jia)。這些有(you)機(ji)物可以與(yu)氯結合形成致癌消(xiao)毒副產物，促(cu)進水(shui)中細菌(jun)的再生(sheng)，產生(sheng)顏色、味(wei)道和氣味(wei)，進一(yi)步影(ying)響飲用水(shui)的質(zhi)量。活性炭過(guo)濾是(shi)許多飲用水(shui)凈化設施的一(yi)步，可以提高分布式水(shui)質(zhi)的穩定性。

　　更換活(huo)性(xing)炭(tan)，改善飲用水過濾

　　介(jie)紹的(de)(de)飲用水處理廠(chang)有七個(ge)使用活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)，可以(yi)從(cong)上游上流式快速砂濾(lv)(lv)器(qi)接收過(guo)濾(lv)(lv)液(ye)。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(圖1)來自兩(liang)個(ge)大廳的(de)(de)水從(cong)兩(liang)個(ge)相反的(de)(de)方向進入七個(ge)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)。過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)中的(de)(de)介(jie)質由三層(ceng)組(zu)成。過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)每(mei)(mei)96小(xiao)時(shi)反洗一次飲用水廠(chang)的(de)(de)成品水，以(yi)清(qing)洗吸附(fu)的(de)(de)絮凝物(wu)，限(xian)制過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)上的(de)(de)生物(wu)生長。所有過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)炭(tan)(tan)之前(qian)，所有過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)都含有老化活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(>3年(nian))。可以(yi)看(kan)出(chu)，假設每(mei)(mei)個(ge)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)都是物(wu)理和生物(wu)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)，3年(nian)后活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)幾乎沒有吸附(fu)能力(li)，因此(ci)必須定期更(geng)換活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。

　　改進活性炭過濾系(xi)統

　　我們研究了(le)五種活性(xing)炭過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)，其(qi)中(zhong)三種在實驗過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)進行了(le)改(gai)造(zao)(F4，F6和(he)(he)F7)兩者作為未(wei)改(gai)造(zao)的對比(bi)(bi)。由于活性(xing)炭之前沒有采樣(yang)點，為計算進入每個(ge)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)的水(shui)量，建立了(le)一個(ge)數值(zhi)模型。這表明A室(shi)向過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)F1，F6和(he)(he)F7供水(shui)，而B室(shi)則(ze)向過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)供水(shui)F3，F4和(he)(he)Rf5供水(shui)。參考(kao)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)Rf主要從(cong)A室(shi)接收水(shui)(73%來自A室(shi))。因此，將修改(gai)的濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)F6和(he)(he)F7.參考(kao)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)Rf2.比(bi)(bi)較修改(gai)后的濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)F4.參考(kao)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)Rf5(圖1)比(bi)(bi)較。

　　上流砂濾(lv)(lv)清(qing)器(qi)和活性炭(tan)平行下游濾(lv)(lv)清(qing)器(qi)的示意圖。深灰色框架(F4，F6和F7)是活性炭(tan)過濾(lv)(lv)系(xi)統過濾(lv)(lv)系(xi)統，淺灰色框架(Rf2和Rf5)是未改造的參考活性炭(tan)。有附加過濾(lv)(lv)器(qi)(F1和F3)。

　　在(zai)本(ben)研(yan)究的(de)實驗(yan)過程(cheng)中(zhong)，活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)修(xiu)改(gai)如下：在(zai)改(gai)進(jin)的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)過濾(lv)(lv)器(qi)中(zhong)，10%的(de)床高飽和(he)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)被新(xin)的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)取代，新(xin)的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)浸(jin)泡在(zai)清水(shui)中(zhong)24小時(shi)，去除過濾(lv)(lv)介質中(zhong)的(de)任何(he)吸附空(kong)氣(qi)。改(gai)造(zao)(zao)過程(cheng)中(zhong)，改(gai)造(zao)(zao)后的(de)過濾(lv)(lv)器(qi)無法(fa)工作，水(shui)流(liu)增加(jia)到其他(ta)過濾(lv)(lv)器(qi)。為避免(mian)在(zai)實驗(yan)過程(cheng)中(zhong)破壞飲用(yong)水(shui)的(de)整體供應，依次改(gai)造(zao)(zao)不(bu)同的(de)過濾(lv)(lv)器(qi)。使用(yong)新(xin)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)補充過濾(lv)(lv)器(qi)大約需要40小時(shi)，包括以(yi)下步驟：

1. 安(an)裝液(ye)壓(ya)泵和噴射器(qi)，操作(zuo)過濾器(qi)周圍的(de)(de)抽吸軟管，從(cong)過濾器(qi)上去(qu)除(chu)(chu)頂部活性炭漿液(ye)。泵送時間與需要去(qu)除(chu)(chu)的(de)(de)活性炭質量成比例。

   
   

　　2.將浸泡過的新活(huo)性(xing)炭分配(pei)到舊(jiu)過濾(lv)材料上。分配(pei)時間與需要(yao)更換的活(huo)性(xing)炭質量(liang)成正比。

　　3.黑色碳(tan)粉和灰分通過(guo)(guo)反復沖洗過(guo)(guo)濾器(qi)從新活性炭(tan)中消除。**個(ge)過(guo)(guo)濾液通常被丟(diu)棄，因為高細(xi)顆粒。反洗時(shi)間與補充(chong)活性炭(tan)的質量(liang)成(cheng)正比

　　在恢復使用過濾(lv)器之前，通常要(yao)檢查生物水質。

　　新型活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)具有(you)微孔結構(gou)，預計有(you)利于小型有(you)機化(hua)合(he)(he)物相(xiang)對于大型有(you)機化(hua)合(he)(he)物的(de)吸附。由于現(xian)有(you)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)密度和尺(chi)寸(cun)與(yu)添加的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)相(xiang)似，它們(men)將在(zai)反(fan)沖洗(xi)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)完全混合(he)(he)，使新的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)分布在(zai)整個活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過(guo)(guo)濾器中(zhong)(zhong)。重要(yao)的(de)是，添加的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)密度與(yu)現(xian)有(you)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)相(xiang)匹配，并在(zai)整個過(guo)(guo)濾器中(zhong)(zhong)均(jun)勻分布。否則，過(guo)(guo)濾介(jie)質會完全清洗(xi)，反(fan)洗(xi)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)可能(neng)會沖洗(xi)掉(diao)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。

　　改造后的(F6，F7和F4)和參(can)考(Rf2和Rf5)過濾器中活性(xing)炭(tan)去除有機物級別的效率。誤差(cha)棒表示(shi)通過誤差(cha)傳播計算的標準誤差(cha)(N=4)。

　　提高活性炭過濾器中有機物(wu)的去除效(xiao)率

　　所有(you)(you)光(guang)學活性(xing)(xing)(吸收/發熒(ying)光(guang))有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)和(he)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳的(de)(de)(de)(de)整(zheng)體(ti)去(qu)除(chu)效率如圖2所示。該圖上的(de)(de)(de)(de)誤(wu)(wu)差(cha)條表(biao)(biao)示由(you)誤(wu)(wu)差(cha)傳(chuan)播方法計算的(de)(de)(de)(de)標準誤(wu)(wu)差(cha)，并且對(dui)于熒(ying)光(guang)測(ce)量而言*小。圖2顯示，以有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳為(wei)代(dai)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)(de)寬(kuan)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)池和(he)非(fei)熒(ying)光(guang)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)池UV與吸收分數(shu)相比，本研究中的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)過濾器優先去(qu)除(chu)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)成分。相對(dui)較低的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳去(qu)除(chu)表(biao)(biao)明大多數(shu)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)池由(you)非(fei)熒(ying)光(guang)部分組成，去(qu)除(chu)相對(dui)較差(cha)。但(dan)活性(xing)(xing)炭補充后，包(bao)括有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)碳在內的(de)(de)(de)(de)所有(you)(you)三級去(qu)除(chu)都得到了(le)改善，表(biao)(biao)明對(dui)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)去(qu)除(chu)有(you)(you)積極(ji)的(de)(de)(de)(de)整(zheng)體(ti)影響。由(you)于與新活性(xing)(xing)炭無關的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)去(qu)除(chu)，增(zeng)加(jia)的(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)*有(you)(you)可能歸因于對(dui)新活性(xing)(xing)炭過濾材(cai)料的(de)(de)(de)(de)吸附。

　　活(huo)性炭更換的經濟(ji)方面

　　從經濟角度來(lai)看，添加(jia)一層活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)比再生或更換(huan)一整罐活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)更經濟。雖然(ran)改造活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)過濾器(qi)有一定的(de)固定成本（如管理(li)和(he)安裝時(shi)間(jian)、泵(beng)的(de)收集和(he)安裝、生物(wu)測試），但(dan)大部(bu)分(fen)(fen)成本與要(yao)更換(huan)的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)數(shu)量成正比，提取和(he)分(fen)(fen)配泵(beng)的(de)時(shi)間(jian)、反(fan)洗時(shi)間(jian)、運(yun)輸(shu)和(he)處置成本）。生物(wu)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)系統的(de)運(yun)行(xing)成本遠低于(yu)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)系統，估計(ji)節約2-3倍，使用壽命延長4-5倍。90%的(de)過濾介質(zhi)保(bao)持在活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)生物(wu)過濾器(qi)中，因此在改善新活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)吸附(fu)的(de)同時(shi)，生物(wu)降解繼續(xu)有助于(yu)去除(chu)有機物(wu)。