更換飲用水廠活性炭

　　由于氣(qi)(qi)候(hou)變化(hua)，許(xu)多(duo)天(tian)(tian)然(ran)飲(yin)用(yong)水(shui)中的(de)(de)天(tian)(tian)然(ran)有機物增加。這些有機物可以與氯結合形成致癌消毒副產(chan)物，促(cu)進(jin)水(shui)中細(xi)菌的(de)(de)再生，產(chan)生顏(yan)色(se)、味道和(he)氣(qi)(qi)味，進(jin)一步(bu)影響飲(yin)用(yong)水(shui)的(de)(de)質量。活(huo)性炭過(guo)濾是許(xu)多(duo)飲(yin)用(yong)水(shui)凈化(hua)設(she)施的(de)(de)一步(bu)，可以提高(gao)分布式水(shui)質的(de)(de)穩定性。

　　更(geng)換活性炭(tan)，改(gai)善飲用(yong)水過濾

　　介(jie)紹的(de)(de)(de)飲用水(shui)(shui)處理(li)(li)廠(chang)有(you)七個(ge)(ge)(ge)使用活性(xing)炭的(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器，可(ke)以(yi)(yi)從上游上流式(shi)快速(su)砂濾(lv)(lv)(lv)(lv)器接(jie)收過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)液。活性(xing)炭(圖1)來自兩(liang)個(ge)(ge)(ge)大廳(ting)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)從兩(liang)個(ge)(ge)(ge)相(xiang)反(fan)的(de)(de)(de)方向進入七個(ge)(ge)(ge)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器中的(de)(de)(de)介(jie)質由(you)三層組成。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器每(mei)96小時反(fan)洗一次飲用水(shui)(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)成品水(shui)(shui)，以(yi)(yi)清洗吸附的(de)(de)(de)絮凝(ning)物(wu)，限制過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器上的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)生(sheng)長。所有(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器炭之前，所有(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器都(dou)含有(you)老化(hua)活性(xing)炭(>3年)。可(ke)以(yi)(yi)看出(chu)，假(jia)設每(mei)個(ge)(ge)(ge)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器都(dou)是物(wu)理(li)(li)和生(sheng)物(wu)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器，3年后活性(xing)炭幾乎沒有(you)吸附能力，因此必須定期(qi)更換活性(xing)炭。

　　改進活性炭過濾(lv)系(xi)統

　　我(wo)們研(yan)究了五(wu)種(zhong)活性(xing)炭過濾(lv)器(qi)(qi)，其中三種(zhong)在實驗過程中進(jin)行了改(gai)(gai)造(F4，F6和F7)兩者作為(wei)未改(gai)(gai)造的(de)(de)對比(bi)(bi)。由(you)于(yu)活性(xing)炭之前沒(mei)有采樣點(dian)，為(wei)計算(suan)進(jin)入(ru)每個過濾(lv)器(qi)(qi)的(de)(de)水(shui)(shui)量(liang)，建立了一個數(shu)值模型。這表(biao)明(ming)A室(shi)向(xiang)過濾(lv)器(qi)(qi)F1，F6和F7供(gong)(gong)水(shui)(shui)，而B室(shi)則(ze)向(xiang)過濾(lv)器(qi)(qi)供(gong)(gong)水(shui)(shui)F3，F4和Rf5供(gong)(gong)水(shui)(shui)。參(can)考濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)Rf主要從A室(shi)接收(shou)水(shui)(shui)(73%來自A室(shi))。因此(ci)，將修改(gai)(gai)的(de)(de)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)F6和F7.參(can)考濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)Rf2.比(bi)(bi)較修改(gai)(gai)后的(de)(de)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)F4.參(can)考濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)Rf5(圖1)比(bi)(bi)較。

　　上流砂濾清器和活性炭平行下游濾清器的示意圖(tu)。深(shen)灰色框(kuang)架(jia)(F4，F6和F7)是(shi)(shi)活性炭過濾系統過濾系統，淺灰色框(kuang)架(jia)(Rf2和Rf5)是(shi)(shi)未(wei)改(gai)造的參考(kao)活性炭。有附(fu)加過濾器(F1和F3)。

　　在本研究的實(shi)驗(yan)(yan)過程中(zhong)(zhong)，活性炭(tan)的修改(gai)(gai)如(ru)下(xia)：在改(gai)(gai)進的活性炭(tan)過濾(lv)(lv)器(qi)中(zhong)(zhong)，10%的床高飽和活性炭(tan)被新(xin)的活性炭(tan)取代，新(xin)的活性炭(tan)浸(jin)泡在清水中(zhong)(zhong)24小時，去除過濾(lv)(lv)介質(zhi)中(zhong)(zhong)的任何(he)吸附(fu)空氣。改(gai)(gai)造(zao)(zao)過程中(zhong)(zhong)，改(gai)(gai)造(zao)(zao)后的過濾(lv)(lv)器(qi)無法工作，水流增加到(dao)其(qi)他過濾(lv)(lv)器(qi)。為避免在實(shi)驗(yan)(yan)過程中(zhong)(zhong)破壞(huai)飲用(yong)水的整體供應，依次改(gai)(gai)造(zao)(zao)不同(tong)的過濾(lv)(lv)器(qi)。使用(yong)新(xin)活性炭(tan)補充過濾(lv)(lv)器(qi)大約需要(yao)40小時，包括(kuo)以(yi)下(xia)步驟：

1. 安裝液(ye)壓泵(beng)和噴射(she)器(qi)，操作過濾器(qi)周圍的抽吸軟管，從過濾器(qi)上(shang)去除(chu)頂部活性炭(tan)(tan)漿(jiang)液(ye)。泵(beng)送時間(jian)與需要去除(chu)的活性炭(tan)(tan)質量成比例。

   
   

　　2.將浸泡過的新活性(xing)炭(tan)分配(pei)到舊過濾(lv)材料上。分配(pei)時間與(yu)需要更換的活性(xing)炭(tan)質量成正比。

　　3.黑(hei)色碳粉(fen)和灰分通(tong)(tong)過反(fan)復沖(chong)洗(xi)過濾(lv)器從新(xin)活性炭中消(xiao)除。**個(ge)過濾(lv)液通(tong)(tong)常被丟棄(qi)，因為高(gao)細顆(ke)粒。反(fan)洗(xi)時間與補充(chong)活性炭的質量成正比

　　在(zai)恢復(fu)使(shi)用過(guo)濾器(qi)之前，通常要檢查生物水(shui)質(zhi)。

　　新(xin)(xin)型活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有(you)微孔結構，預計(ji)有(you)利(li)于小(xiao)型有(you)機(ji)化(hua)合物相對于大型有(you)機(ji)化(hua)合物的(de)(de)吸附。由(you)于現有(you)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)密(mi)度和尺(chi)寸與(yu)(yu)添加的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相似，它們將在反沖洗過程(cheng)中完全(quan)混(hun)合，使新(xin)(xin)的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)分(fen)布在整(zheng)個活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)過濾(lv)(lv)器中。重要的(de)(de)是(shi)，添加的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)密(mi)度與(yu)(yu)現有(you)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相匹配(pei)，并(bing)在整(zheng)個過濾(lv)(lv)器中均勻分(fen)布。否(fou)則，過濾(lv)(lv)介(jie)質會完全(quan)清(qing)洗，反洗過程(cheng)中可(ke)能會沖洗掉活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。

　　改造后的(F6，F7和(he)F4)和(he)參考(Rf2和(he)Rf5)過(guo)濾器(qi)中活性炭去除有(you)機物級別的效率。誤(wu)(wu)差棒表示通過(guo)誤(wu)(wu)差傳播計算(suan)的標準(zhun)誤(wu)(wu)差(N=4)。

　　提高活性炭過濾(lv)器中有機物的去除效率(lv)

　　所(suo)有(you)(you)光(guang)(guang)學活(huo)(huo)性(xing)(吸(xi)收/發熒(ying)(ying)光(guang)(guang))有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)和有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)的(de)整(zheng)體去(qu)(qu)(qu)除(chu)效率如圖(tu)2所(suo)示。該(gai)圖(tu)上的(de)誤差條表(biao)示由誤差傳(chuan)播方法計算的(de)標(biao)準誤差，并且對(dui)于(yu)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)測量而言*小。圖(tu)2顯示，以有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)為(wei)代表(biao)的(de)寬有(you)(you)機(ji)(ji)池(chi)和非(fei)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)有(you)(you)機(ji)(ji)池(chi)UV與(yu)吸(xi)收分(fen)(fen)數相(xiang)比，本研究(jiu)中的(de)生物(wu)(wu)過濾(lv)器優先去(qu)(qu)(qu)除(chu)有(you)(you)機(ji)(ji)成(cheng)分(fen)(fen)。相(xiang)對(dui)較低(di)的(de)有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)去(qu)(qu)(qu)除(chu)表(biao)明大(da)多數有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)池(chi)由非(fei)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)部分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)，去(qu)(qu)(qu)除(chu)相(xiang)對(dui)較差。但活(huo)(huo)性(xing)炭補充后(hou)，包括有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)在內的(de)所(suo)有(you)(you)三(san)級去(qu)(qu)(qu)除(chu)都(dou)得到了改(gai)善，表(biao)明對(dui)有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)去(qu)(qu)(qu)除(chu)有(you)(you)積極的(de)整(zheng)體影響。由于(yu)與(yu)新活(huo)(huo)性(xing)炭無關(guan)的(de)生物(wu)(wu)去(qu)(qu)(qu)除(chu)，增加的(de)去(qu)(qu)(qu)除(chu)*有(you)(you)可能歸因于(yu)對(dui)新活(huo)(huo)性(xing)炭過濾(lv)材料的(de)吸(xi)附。

　　活(huo)性炭更換(huan)的經濟方面

　　從經(jing)濟(ji)角度來看，添加一(yi)層活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)比再生(sheng)或更(geng)(geng)換一(yi)整罐活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)更(geng)(geng)經(jing)濟(ji)。雖然改造活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)過濾器有(you)一(yi)定的(de)固定成(cheng)本(ben)（如(ru)管理和(he)(he)安裝時間(jian)(jian)、泵的(de)收集和(he)(he)安裝、生(sheng)物測試(shi)），但大部分成(cheng)本(ben)與要更(geng)(geng)換的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)數量成(cheng)正(zheng)比，提(ti)取和(he)(he)分配泵的(de)時間(jian)(jian)、反洗時間(jian)(jian)、運輸和(he)(he)處置成(cheng)本(ben)）。生(sheng)物活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)系(xi)統的(de)運行成(cheng)本(ben)遠低于活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)系(xi)統，估計節約2-3倍，使用壽(shou)命延長4-5倍。90%的(de)過濾介質保持在活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)生(sheng)物過濾器中，因此在改善新活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸附的(de)同(tong)時，生(sheng)物降解繼續有(you)助于去除有(you)機物。