更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候(hou)變化，許(xu)多天(tian)然(ran)飲(yin)用水(shui)中的(de)天(tian)然(ran)有機物(wu)(wu)增(zeng)加。這些有機物(wu)(wu)可(ke)以與(yu)氯結合形成(cheng)致(zhi)癌消(xiao)毒副產物(wu)(wu)，促進(jin)水(shui)中細菌的(de)再生，產生顏色、味道和(he)氣味，進(jin)一步影(ying)響飲(yin)用水(shui)的(de)質(zhi)量。活(huo)性(xing)炭(tan)過濾是許(xu)多飲(yin)用水(shui)凈(jing)化設施的(de)一步，可(ke)以提高分布式水(shui)質(zhi)的(de)穩定性(xing)。

　　更換活性炭，改善飲用水(shui)過(guo)濾(lv)

　　介(jie)紹的(de)(de)飲(yin)用水(shui)(shui)(shui)處理(li)廠有七個(ge)使用活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)，可以從上(shang)(shang)游上(shang)(shang)流式快速砂濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)接(jie)收過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)液。活(huo)性(xing)(xing)炭(圖(tu)1)來自兩個(ge)大廳(ting)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)從兩個(ge)相反(fan)的(de)(de)方(fang)向進(jin)入七個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)中的(de)(de)介(jie)質由三(san)層組(zu)成(cheng)。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)每96小時反(fan)洗一次飲(yin)用水(shui)(shui)(shui)廠的(de)(de)成(cheng)品(pin)水(shui)(shui)(shui)，以清(qing)洗吸(xi)附(fu)的(de)(de)絮凝物(wu)，限制(zhi)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)上(shang)(shang)的(de)(de)生物(wu)生長。所有過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)炭之前，所有過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)都(dou)(dou)含有老(lao)化活(huo)性(xing)(xing)炭(>3年(nian))。可以看出，假設每個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)都(dou)(dou)是(shi)物(wu)理(li)和生物(wu)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)，3年(nian)后(hou)活(huo)性(xing)(xing)炭幾乎沒有吸(xi)附(fu)能力，因此必(bi)須(xu)定期更換活(huo)性(xing)(xing)炭。

　　改進活(huo)性炭過濾(lv)系統

　　我們研究(jiu)了(le)五種活性炭(tan)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)，其中三(san)種在實驗過(guo)程中進(jin)行了(le)改造(F4，F6和F7)兩者作(zuo)為未改造的對比(bi)。由于活性炭(tan)之(zhi)前沒(mei)有采(cai)樣(yang)點(dian)，為計算進(jin)入每個過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)的水(shui)量，建立了(le)一個數值模型(xing)。這表明A室向過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)F1，F6和F7供(gong)(gong)水(shui)，而B室則(ze)向過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)供(gong)(gong)水(shui)F3，F4和Rf5供(gong)(gong)水(shui)。參(can)(can)考(kao)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf主要從(cong)A室接收水(shui)(73%來自A室)。因(yin)此(ci)，將修改的濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)F6和F7.參(can)(can)考(kao)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf2.比(bi)較修改后(hou)的濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)F4.參(can)(can)考(kao)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf5(圖1)比(bi)較。

　　上(shang)流砂濾清(qing)器和(he)活性炭(tan)平(ping)行下游濾清(qing)器的示意圖。深灰色框架(jia)(jia)(F4，F6和(he)F7)是活性炭(tan)過濾系(xi)統過濾系(xi)統，淺灰色框架(jia)(jia)(Rf2和(he)Rf5)是未(wei)改造的參考(kao)活性炭(tan)。有附加過濾器(F1和(he)F3)。

　　在(zai)(zai)本研究的(de)實(shi)驗(yan)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)，活性(xing)炭(tan)(tan)的(de)修改(gai)如下(xia)：在(zai)(zai)改(gai)進的(de)活性(xing)炭(tan)(tan)過(guo)濾(lv)器中(zhong)(zhong)(zhong)，10%的(de)床高飽和活性(xing)炭(tan)(tan)被(bei)新的(de)活性(xing)炭(tan)(tan)取代，新的(de)活性(xing)炭(tan)(tan)浸泡在(zai)(zai)清水中(zhong)(zhong)(zhong)24小時(shi)，去除過(guo)濾(lv)介(jie)質中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)任何吸附(fu)空氣。改(gai)造(zao)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)，改(gai)造(zao)后的(de)過(guo)濾(lv)器無法(fa)工作，水流增加到其他過(guo)濾(lv)器。為避免(mian)在(zai)(zai)實(shi)驗(yan)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)破壞飲用(yong)水的(de)整體供(gong)應，依次改(gai)造(zao)不同的(de)過(guo)濾(lv)器。使用(yong)新活性(xing)炭(tan)(tan)補充過(guo)濾(lv)器大約需要(yao)40小時(shi)，包(bao)括以下(xia)步驟：

1. 安裝液壓泵(beng)和噴(pen)射(she)器，操作過(guo)濾(lv)(lv)器周圍的抽吸軟管，從過(guo)濾(lv)(lv)器上去(qu)除頂部活(huo)性炭漿(jiang)液。泵(beng)送時間與需要去(qu)除的活(huo)性炭質量成比例。

   
   

　　2.將浸泡過的新活性炭(tan)(tan)分配(pei)到舊過濾材(cai)料上。分配(pei)時(shi)間與需(xu)要更換的活性炭(tan)(tan)質量成正比。

　　3.黑色碳粉和(he)灰分通(tong)過(guo)反復沖洗(xi)過(guo)濾器從(cong)新活(huo)性炭(tan)中消除。**個過(guo)濾液通(tong)常被丟(diu)棄，因(yin)為高細(xi)顆粒。反洗(xi)時(shi)間與補充活(huo)性炭(tan)的質量成正比

　　在恢復使用過濾器之前，通(tong)常要檢查生物(wu)水(shui)質。

　　新(xin)型活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)具有微孔結構，預計(ji)有利于(yu)小(xiao)型有機(ji)化合(he)物相(xiang)對于(yu)大(da)型有機(ji)化合(he)物的吸附(fu)。由于(yu)現有活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的密度和尺(chi)寸與(yu)添(tian)加的活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)相(xiang)似，它們將在(zai)(zai)反(fan)沖(chong)洗過程中(zhong)(zhong)完全混(hun)合(he)，使新(xin)的活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)分布在(zai)(zai)整(zheng)個(ge)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)過濾器中(zhong)(zhong)。重要的是，添(tian)加的活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)密度與(yu)現有活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)相(xiang)匹配，并在(zai)(zai)整(zheng)個(ge)過濾器中(zhong)(zhong)均(jun)勻分布。否則(ze)，過濾介質會完全清洗，反(fan)洗過程中(zhong)(zhong)可能會沖(chong)洗掉活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。

　　改造后的(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過濾器中(zhong)活性(xing)炭去除有機物級別(bie)的效率。誤差(cha)棒表示通過誤差(cha)傳播計算(suan)的標準誤差(cha)(N=4)。

　　提(ti)高活(huo)性炭過濾器中有機物的(de)去(qu)除(chu)效率

　　所(suo)(suo)有(you)(you)光學(xue)活(huo)性(吸(xi)收(shou)/發熒(ying)光)有(you)(you)機(ji)(ji)物和(he)(he)有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)的(de)(de)(de)整體去除(chu)(chu)(chu)效率如圖2所(suo)(suo)示。該圖上的(de)(de)(de)誤差(cha)條表(biao)(biao)示由誤差(cha)傳播方法計算的(de)(de)(de)標準誤差(cha)，并且對(dui)于熒(ying)光測量而言*小。圖2顯示，以(yi)有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)為代表(biao)(biao)的(de)(de)(de)寬有(you)(you)機(ji)(ji)池和(he)(he)非熒(ying)光有(you)(you)機(ji)(ji)池UV與(yu)(yu)吸(xi)收(shou)分(fen)(fen)數(shu)相(xiang)比，本(ben)研(yan)究中的(de)(de)(de)生物過濾器(qi)優先(xian)去除(chu)(chu)(chu)有(you)(you)機(ji)(ji)成分(fen)(fen)。相(xiang)對(dui)較低(di)的(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)去除(chu)(chu)(chu)表(biao)(biao)明大多數(shu)有(you)(you)機(ji)(ji)物池由非熒(ying)光部(bu)分(fen)(fen)組成，去除(chu)(chu)(chu)相(xiang)對(dui)較差(cha)。但活(huo)性炭補充后(hou)，包(bao)括有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)在(zai)內(nei)的(de)(de)(de)所(suo)(suo)有(you)(you)三級去除(chu)(chu)(chu)都得(de)到了改善，表(biao)(biao)明對(dui)有(you)(you)機(ji)(ji)物去除(chu)(chu)(chu)有(you)(you)積極的(de)(de)(de)整體影(ying)響。由于與(yu)(yu)新(xin)活(huo)性炭無關(guan)的(de)(de)(de)生物去除(chu)(chu)(chu)，增(zeng)加的(de)(de)(de)去除(chu)(chu)(chu)*有(you)(you)可(ke)能歸因于對(dui)新(xin)活(huo)性炭過濾材料的(de)(de)(de)吸(xi)附。

　　活性炭更換的經濟方面

　　從經(jing)濟角度(du)來看，添加一(yi)(yi)層活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)比(bi)再生(sheng)或更換(huan)一(yi)(yi)整罐活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)更經(jing)濟。雖(sui)然改(gai)造活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)過濾器有一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)固(gu)定(ding)成(cheng)本（如(ru)管理和(he)(he)安(an)(an)裝時間、泵(beng)的(de)(de)收集和(he)(he)安(an)(an)裝、生(sheng)物測試），但大部分(fen)成(cheng)本與(yu)要更換(huan)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)數量成(cheng)正比(bi)，提取和(he)(he)分(fen)配泵(beng)的(de)(de)時間、反洗時間、運(yun)輸和(he)(he)處(chu)置成(cheng)本）。生(sheng)物活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)系統的(de)(de)運(yun)行成(cheng)本遠低于活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)系統，估計節約2-3倍(bei)，使用(yong)壽命延長4-5倍(bei)。90%的(de)(de)過濾介(jie)質保持在(zai)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)生(sheng)物過濾器中，因(yin)此(ci)在(zai)改(gai)善新(xin)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)吸附的(de)(de)同時，生(sheng)物降(jiang)解繼(ji)續(xu)有助(zhu)于去除有機物。