更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候變(bian)化，許多天然(ran)(ran)飲(yin)用水(shui)中的(de)天然(ran)(ran)有機(ji)物(wu)增加。這些有機(ji)物(wu)可以(yi)與氯結(jie)合形成致癌消毒副產物(wu)，促進(jin)水(shui)中細菌(jun)的(de)再生，產生顏色、味(wei)道(dao)和氣味(wei)，進(jin)一步影(ying)響飲(yin)用水(shui)的(de)質(zhi)量(liang)。活(huo)性炭(tan)過濾是許多飲(yin)用水(shui)凈化設施的(de)一步，可以(yi)提高分布式水(shui)質(zhi)的(de)穩(wen)定性。

　　更換活性炭，改善飲(yin)用水過(guo)濾(lv)

　　介紹的(de)(de)飲(yin)用(yong)水(shui)處理(li)廠有七個使用(yong)活(huo)性(xing)炭的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)，可(ke)以從上(shang)游上(shang)流式(shi)快速(su)砂濾(lv)(lv)器(qi)(qi)接收過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)液。活(huo)性(xing)炭(圖1)來自兩(liang)個大廳的(de)(de)水(shui)從兩(liang)個相反的(de)(de)方(fang)向進入七個過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)。過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)介質由(you)三層組成。過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)每96小時反洗一次飲(yin)用(yong)水(shui)廠的(de)(de)成品水(shui)，以清洗吸附(fu)的(de)(de)絮(xu)凝物，限制過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)上(shang)的(de)(de)生(sheng)物生(sheng)長。所有過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)炭之(zhi)前，所有過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)都(dou)含有老(lao)化活(huo)性(xing)炭(>3年)。可(ke)以看出，假(jia)設每個過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)都(dou)是物理(li)和生(sheng)物過(guo)(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)，3年后活(huo)性(xing)炭幾乎沒有吸附(fu)能力，因此必須(xu)定(ding)期更換活(huo)性(xing)炭。

　　改進(jin)活性炭過濾系統

　　我們研究了(le)五種活(huo)(huo)性(xing)炭過濾(lv)器(qi)(qi)，其中三(san)種在實(shi)驗(yan)過程中進行了(le)改(gai)(gai)造(zao)(F4，F6和F7)兩者(zhe)作為(wei)未(wei)改(gai)(gai)造(zao)的(de)對比(bi)。由于活(huo)(huo)性(xing)炭之前沒有采樣點，為(wei)計算進入每個過濾(lv)器(qi)(qi)的(de)水量，建立了(le)一個數值模(mo)型。這表明A室向(xiang)過濾(lv)器(qi)(qi)F1，F6和F7供水，而B室則向(xiang)過濾(lv)器(qi)(qi)供水F3，F4和Rf5供水。參考濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf主要從A室接收水(73%來自A室)。因此，將修改(gai)(gai)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)F6和F7.參考濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf2.比(bi)較(jiao)修改(gai)(gai)后的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)F4.參考濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf5(圖1)比(bi)較(jiao)。

　　上流砂濾(lv)(lv)清(qing)器(qi)(qi)和活(huo)性炭平行下游濾(lv)(lv)清(qing)器(qi)(qi)的(de)示意(yi)圖。深灰(hui)色(se)框(kuang)架(jia)(F4，F6和F7)是活(huo)性炭過濾(lv)(lv)系(xi)統(tong)過濾(lv)(lv)系(xi)統(tong)，淺灰(hui)色(se)框(kuang)架(jia)(Rf2和Rf5)是未改造的(de)參考活(huo)性炭。有(you)附加過濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(F1和F3)。

　　在本(ben)研究的(de)(de)實驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)修(xiu)改如下：在改進的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)，10%的(de)(de)床高飽和活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭被新的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭取代，新的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭浸泡在清水(shui)中(zhong)24小時(shi)，去除過(guo)濾(lv)(lv)介(jie)質中(zhong)的(de)(de)任何(he)吸附空氣。改造過(guo)程(cheng)中(zhong)，改造后的(de)(de)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)無法(fa)工(gong)作，水(shui)流增加到其他過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)。為(wei)避免(mian)在實驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)破壞飲用水(shui)的(de)(de)整(zheng)體供應(ying)，依次改造不(bu)同的(de)(de)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)。使用新活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭補(bu)充(chong)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)大約需要40小時(shi)，包括以下步(bu)驟：

1. 安裝(zhuang)液(ye)壓(ya)泵和噴射器(qi)(qi)，操作過(guo)濾器(qi)(qi)周圍的(de)(de)抽(chou)吸軟管(guan)，從(cong)過(guo)濾器(qi)(qi)上去除(chu)頂部活性炭漿液(ye)。泵送時間(jian)與(yu)需要(yao)去除(chu)的(de)(de)活性炭質量成比例。

   
   

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

　　3.黑(hei)色碳粉和灰(hui)分通過(guo)反復沖洗(xi)過(guo)濾器從新活性炭(tan)中消除。**個(ge)過(guo)濾液通常(chang)被丟(diu)棄，因為(wei)高細顆粒。反洗(xi)時間與(yu)補充活性炭(tan)的質量成正比(bi)

　　在恢復使用過濾器之(zhi)前，通常要檢查生物水質。

　　新型活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)具(ju)有(you)(you)(you)微孔(kong)結構(gou)，預計有(you)(you)(you)利(li)于小型有(you)(you)(you)機(ji)化合(he)物相(xiang)對于大型有(you)(you)(you)機(ji)化合(he)物的(de)吸(xi)附。由于現(xian)有(you)(you)(you)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)密(mi)度和(he)尺(chi)寸與(yu)添加的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)相(xiang)似，它們(men)將在(zai)反沖洗(xi)(xi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)完全(quan)混(hun)合(he)，使新的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)分布在(zai)整(zheng)(zheng)個(ge)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過(guo)(guo)濾器(qi)中(zhong)。重要的(de)是，添加的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)密(mi)度與(yu)現(xian)有(you)(you)(you)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)相(xiang)匹配，并在(zai)整(zheng)(zheng)個(ge)過(guo)(guo)濾器(qi)中(zhong)均勻分布。否(fou)則，過(guo)(guo)濾介質會完全(quan)清洗(xi)(xi)，反洗(xi)(xi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)可能(neng)會沖洗(xi)(xi)掉(diao)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。

　　改造(zao)后的(de)(F6，F7和(he)(he)F4)和(he)(he)參考(kao)(Rf2和(he)(he)Rf5)過(guo)濾器中(zhong)活性炭(tan)去除(chu)有機物級別的(de)效率。誤差棒表示通過(guo)誤差傳播計(ji)算的(de)標準誤差(N=4)。

　　提(ti)高活性炭過(guo)濾(lv)器中有機物的(de)去除效率(lv)

　　所(suo)有(you)(you)(you)光(guang)學活性(吸收/發(fa)熒(ying)光(guang))有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物和(he)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳(tan)的(de)整體(ti)去(qu)(qu)除效(xiao)率如圖(tu)2所(suo)示。該圖(tu)上的(de)誤(wu)差條表示由誤(wu)差傳播方法計算的(de)標準誤(wu)差，并且(qie)對(dui)于(yu)熒(ying)光(guang)測量而言(yan)*小。圖(tu)2顯示，以有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳(tan)為(wei)代(dai)表的(de)寬(kuan)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)池(chi)和(he)非熒(ying)光(guang)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)池(chi)UV與吸收分數相比，本研究中的(de)生(sheng)(sheng)物過濾器優先去(qu)(qu)除有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)成(cheng)分。相對(dui)較(jiao)低的(de)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳(tan)去(qu)(qu)除表明(ming)大多數有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物池(chi)由非熒(ying)光(guang)部(bu)分組(zu)成(cheng)，去(qu)(qu)除相對(dui)較(jiao)差。但活性炭補充后，包括有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳(tan)在內的(de)所(suo)有(you)(you)(you)三級去(qu)(qu)除都得到了(le)改善(shan)，表明(ming)對(dui)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物去(qu)(qu)除有(you)(you)(you)積極的(de)整體(ti)影響。由于(yu)與新活性炭無(wu)關的(de)生(sheng)(sheng)物去(qu)(qu)除，增(zeng)加的(de)去(qu)(qu)除*有(you)(you)(you)可能歸(gui)因于(yu)對(dui)新活性炭過濾材料的(de)吸附。

　　活性炭(tan)更換的經濟(ji)方面

　　從經(jing)(jing)濟角度來看，添加(jia)一層活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)比(bi)再生(sheng)(sheng)或更(geng)換(huan)一整罐活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)更(geng)經(jing)(jing)濟。雖然改(gai)(gai)造活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)過濾器有(you)(you)一定的(de)(de)固定成本（如(ru)管理和安(an)裝(zhuang)時(shi)間(jian)、泵的(de)(de)收(shou)集和安(an)裝(zhuang)、生(sheng)(sheng)物(wu)測試(shi)），但大(da)部分(fen)成本與要更(geng)換(huan)的(de)(de)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)數量(liang)成正比(bi)，提取和分(fen)配(pei)泵的(de)(de)時(shi)間(jian)、反洗時(shi)間(jian)、運(yun)輸和處置成本）。生(sheng)(sheng)物(wu)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)系(xi)統(tong)的(de)(de)運(yun)行成本遠低于(yu)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)系(xi)統(tong)，估計節約2-3倍，使用壽命延長4-5倍。90%的(de)(de)過濾介(jie)質保持在活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)生(sheng)(sheng)物(wu)過濾器中，因此在改(gai)(gai)善新活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)吸附的(de)(de)同時(shi)，生(sheng)(sheng)物(wu)降解繼續有(you)(you)助(zhu)于(yu)去(qu)除有(you)(you)機物(wu)。