更換飲用水廠活性炭

　　由于(yu)氣候變化，許多天然(ran)飲(yin)(yin)用(yong)水(shui)中的(de)(de)(de)天然(ran)有機(ji)物(wu)增加。這些有機(ji)物(wu)可以(yi)與(yu)氯結(jie)合(he)形成致癌消毒副(fu)產(chan)物(wu)，促進水(shui)中細菌(jun)的(de)(de)(de)再生(sheng)，產(chan)生(sheng)顏(yan)色、味(wei)道(dao)和氣味(wei)，進一(yi)步(bu)影響飲(yin)(yin)用(yong)水(shui)的(de)(de)(de)質量。活性炭過濾(lv)是許多飲(yin)(yin)用(yong)水(shui)凈化設施(shi)的(de)(de)(de)一(yi)步(bu)，可以(yi)提高分布式(shi)水(shui)質的(de)(de)(de)穩(wen)定性。

　　更(geng)換活性炭(tan)，改(gai)善飲用水過(guo)濾

　　介紹的(de)飲(yin)用水(shui)處理廠(chang)有七個(ge)使(shi)用活性(xing)炭的(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)，可以從(cong)(cong)上(shang)游上(shang)流式快(kuai)速砂濾(lv)(lv)(lv)器(qi)接(jie)收過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)液。活性(xing)炭(圖1)來自兩個(ge)大(da)廳的(de)水(shui)從(cong)(cong)兩個(ge)相(xiang)反(fan)的(de)方向(xiang)進入(ru)七個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)中的(de)介質由三層(ceng)組成。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)每96小(xiao)時反(fan)洗一(yi)次飲(yin)用水(shui)廠(chang)的(de)成品水(shui)，以清洗吸(xi)附(fu)的(de)絮凝物(wu)，限制過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)上(shang)的(de)生物(wu)生長。所(suo)有過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)炭之前，所(suo)有過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)都含有老化活性(xing)炭(>3年(nian))。可以看出，假設每個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)都是物(wu)理和(he)生物(wu)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)，3年(nian)后(hou)活性(xing)炭幾(ji)乎沒有吸(xi)附(fu)能力，因此必須定期更換活性(xing)炭。

　　改進(jin)活性炭過濾系(xi)統(tong)

　　我們研究了(le)五(wu)種(zhong)活性炭過濾器(qi)(qi)(qi)(qi)，其中(zhong)三種(zhong)在實驗過程中(zhong)進行了(le)改(gai)造(F4，F6和(he)F7)兩者作(zuo)為未改(gai)造的(de)對比(bi)(bi)。由(you)于(yu)活性炭之前沒(mei)有采(cai)樣點(dian)，為計(ji)算(suan)進入每個過濾器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)水(shui)(shui)量，建立了(le)一(yi)個數值(zhi)模型。這表明(ming)A室向(xiang)過濾器(qi)(qi)(qi)(qi)F1，F6和(he)F7供(gong)水(shui)(shui)，而B室則向(xiang)過濾器(qi)(qi)(qi)(qi)供(gong)水(shui)(shui)F3，F4和(he)Rf5供(gong)水(shui)(shui)。參(can)考(kao)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)Rf主要從(cong)A室接收水(shui)(shui)(73%來自A室)。因此，將修改(gai)的(de)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)F6和(he)F7.參(can)考(kao)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)Rf2.比(bi)(bi)較修改(gai)后的(de)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)F4.參(can)考(kao)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)Rf5(圖(tu)1)比(bi)(bi)較。

　　上流砂濾清器(qi)和活性炭(tan)平行下游濾清器(qi)的示意(yi)圖。深灰色框(kuang)架(F4，F6和F7)是活性炭(tan)過濾系統過濾系統，淺灰色框(kuang)架(Rf2和Rf5)是未改造的參考活性炭(tan)。有(you)附加過濾器(qi)(F1和F3)。

　　在本研究(jiu)的(de)實驗(yan)過(guo)(guo)程中，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)修(xiu)改(gai)(gai)(gai)如下：在改(gai)(gai)(gai)進(jin)的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)中，10%的(de)床高飽和活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)被(bei)新的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)取代(dai)，新的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)浸泡在清水(shui)中24小時(shi)(shi)，去除過(guo)(guo)濾(lv)介質中的(de)任何(he)吸附空氣(qi)。改(gai)(gai)(gai)造(zao)過(guo)(guo)程中，改(gai)(gai)(gai)造(zao)后的(de)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)無(wu)法(fa)工(gong)作，水(shui)流增加到(dao)其他(ta)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)。為(wei)避免(mian)在實驗(yan)過(guo)(guo)程中破壞飲用水(shui)的(de)整(zheng)體供應，依次改(gai)(gai)(gai)造(zao)不(bu)同的(de)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)。使用新活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)補(bu)充過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)大約需要40小時(shi)(shi)，包括以(yi)下步(bu)驟：

1. 安裝液壓泵(beng)和噴射器(qi)，操(cao)作過濾(lv)器(qi)周(zhou)圍的(de)抽吸軟管，從過濾(lv)器(qi)上去除頂部活性(xing)炭(tan)漿液。泵(beng)送時間與需(xu)要去除的(de)活性(xing)炭(tan)質量成(cheng)比例(li)。

   
   

　　2.將浸(jin)泡過(guo)的新活性(xing)炭分配到舊過(guo)濾材料(liao)上。分配時間(jian)與需要(yao)更換的活性(xing)炭質量成正比。

　　3.黑色(se)碳粉和灰分通過反復沖(chong)洗(xi)過濾(lv)器從新活(huo)性(xing)炭中消(xiao)除。**個過濾(lv)液通常(chang)被丟棄，因(yin)為高(gao)細(xi)顆(ke)粒。反洗(xi)時間與補充活(huo)性(xing)炭的質量成正比

　　在恢(hui)復(fu)使用(yong)過濾(lv)器(qi)之前，通常(chang)要檢查生物水質(zhi)。

　　新型活性(xing)炭(tan)(tan)具(ju)有微孔結構，預計有利于(yu)小型有機化合物相(xiang)(xiang)對于(yu)大型有機化合物的(de)(de)吸(xi)附(fu)。由于(yu)現有活性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)密度和尺寸(cun)與添加的(de)(de)活性(xing)炭(tan)(tan)相(xiang)(xiang)似，它們將(jiang)在反沖(chong)(chong)洗(xi)過程中(zhong)完全(quan)混合，使新的(de)(de)活性(xing)炭(tan)(tan)分布在整個(ge)(ge)活性(xing)炭(tan)(tan)過濾(lv)器(qi)中(zhong)。重要(yao)的(de)(de)是，添加的(de)(de)活性(xing)炭(tan)(tan)密度與現有活性(xing)炭(tan)(tan)相(xiang)(xiang)匹配，并(bing)在整個(ge)(ge)過濾(lv)器(qi)中(zhong)均勻分布。否則(ze)，過濾(lv)介質會(hui)完全(quan)清洗(xi)，反洗(xi)過程中(zhong)可能會(hui)沖(chong)(chong)洗(xi)掉活性(xing)炭(tan)(tan)。

　　改造后(hou)的(F6，F7和F4)和參考(kao)(Rf2和Rf5)過濾器中(zhong)活性炭(tan)去除有(you)機物級別的效率(lv)。誤差(cha)棒表示通過誤差(cha)傳播計算的標準誤差(cha)(N=4)。

　　提高活性炭過(guo)濾器(qi)中有機物的去除效率(lv)

　　所(suo)有(you)(you)(you)光(guang)(guang)學活性(吸收/發熒(ying)光(guang)(guang))有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)和(he)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳的整體(ti)去(qu)除(chu)(chu)效(xiao)率如圖2所(suo)示(shi)。該圖上的誤(wu)差(cha)條(tiao)表(biao)(biao)示(shi)由誤(wu)差(cha)傳播(bo)方法計算的標準(zhun)誤(wu)差(cha)，并且對(dui)于熒(ying)光(guang)(guang)測量而言(yan)*小。圖2顯示(shi)，以有(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳為代表(biao)(biao)的寬(kuan)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)池和(he)非熒(ying)光(guang)(guang)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)池UV與吸收分(fen)數相(xiang)比(bi)，本研究中的生物(wu)(wu)過(guo)(guo)濾器優先去(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)成(cheng)分(fen)。相(xiang)對(dui)較低的有(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳去(qu)除(chu)(chu)表(biao)(biao)明(ming)大多數有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)池由非熒(ying)光(guang)(guang)部分(fen)組成(cheng)，去(qu)除(chu)(chu)相(xiang)對(dui)較差(cha)。但活性炭(tan)補充后，包括(kuo)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳在內的所(suo)有(you)(you)(you)三級去(qu)除(chu)(chu)都得到了改善，表(biao)(biao)明(ming)對(dui)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)去(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)(you)積極的整體(ti)影(ying)響(xiang)。由于與新(xin)活性炭(tan)無關的生物(wu)(wu)去(qu)除(chu)(chu)，增加的去(qu)除(chu)(chu)*有(you)(you)(you)可能歸(gui)因于對(dui)新(xin)活性炭(tan)過(guo)(guo)濾材料(liao)的吸附。

　　活性炭更換的經濟(ji)方面(mian)

　　從經(jing)濟角(jiao)度來看(kan)，添(tian)加一層(ceng)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)比再(zai)生(sheng)或更換一整罐活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)更經(jing)濟。雖然改造活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)過濾(lv)器有(you)一定的(de)固(gu)定成(cheng)本（如(ru)管理和(he)(he)安(an)裝時間、泵(beng)的(de)收(shou)集和(he)(he)安(an)裝、生(sheng)物(wu)(wu)測試），但大部分(fen)成(cheng)本與要更換的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)數量成(cheng)正比，提取(qu)和(he)(he)分(fen)配(pei)泵(beng)的(de)時間、反(fan)洗時間、運輸和(he)(he)處(chu)置成(cheng)本）。生(sheng)物(wu)(wu)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)系統(tong)的(de)運行(xing)成(cheng)本遠低于活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)系統(tong)，估(gu)計(ji)節約(yue)2-3倍，使用(yong)壽(shou)命延長4-5倍。90%的(de)過濾(lv)介質保持在活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)生(sheng)物(wu)(wu)過濾(lv)器中，因(yin)此在改善新(xin)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸附的(de)同(tong)時，生(sheng)物(wu)(wu)降解繼續有(you)助于去除(chu)有(you)機(ji)物(wu)(wu)。