更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候變化(hua)，許多天然(ran)飲(yin)用水(shui)中的(de)(de)天然(ran)有機物(wu)增加。這些有機物(wu)可以與(yu)氯(lv)結(jie)合形成致癌消毒副產物(wu)，促進水(shui)中細菌的(de)(de)再(zai)生，產生顏(yan)色、味道和氣味，進一(yi)步(bu)影響飲(yin)用水(shui)的(de)(de)質量(liang)。活性(xing)炭(tan)過(guo)濾是(shi)許多飲(yin)用水(shui)凈化(hua)設施的(de)(de)一(yi)步(bu)，可以提高分布式(shi)水(shui)質的(de)(de)穩定性(xing)。

　　更換活性(xing)炭，改善飲用水過濾

　　介(jie)紹的(de)飲用(yong)水(shui)處理廠有(you)七個(ge)使用(yong)活性(xing)炭(tan)的(de)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器，可以(yi)從(cong)上游上流式快(kuai)速砂濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器接收過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)液(ye)。活性(xing)炭(tan)(圖1)來(lai)自兩個(ge)大廳的(de)水(shui)從(cong)兩個(ge)相反的(de)方向進入七個(ge)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器中的(de)介(jie)質由(you)三層組成。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器每96小時反洗(xi)一(yi)次(ci)飲用(yong)水(shui)廠的(de)成品水(shui)，以(yi)清洗(xi)吸(xi)附的(de)絮(xu)凝物(wu)，限(xian)制過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器上的(de)生物(wu)生長。所有(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器炭(tan)之(zhi)前，所有(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器都(dou)含有(you)老化活性(xing)炭(tan)(>3年)。可以(yi)看(kan)出，假(jia)設每個(ge)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器都(dou)是物(wu)理和生物(wu)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器，3年后活性(xing)炭(tan)幾乎沒(mei)有(you)吸(xi)附能力(li)，因此必須定期(qi)更換活性(xing)炭(tan)。

　　改進活性(xing)炭(tan)過濾系統(tong)

　　我們研(yan)究(jiu)了(le)五種活(huo)性(xing)炭過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)，其中(zhong)三種在實驗過(guo)程(cheng)中(zhong)進行(xing)了(le)改(gai)造(F4，F6和F7)兩者作為未(wei)改(gai)造的對比。由于(yu)活(huo)性(xing)炭之(zhi)前沒(mei)有采(cai)樣點，為計(ji)算進入每個過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)的水(shui)(shui)量，建(jian)立(li)了(le)一個數值模型。這(zhe)表明A室向過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)F1，F6和F7供(gong)(gong)水(shui)(shui)，而B室則向過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)供(gong)(gong)水(shui)(shui)F3，F4和Rf5供(gong)(gong)水(shui)(shui)。參考濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf主要(yao)從A室接(jie)收水(shui)(shui)(73%來自A室)。因此，將修改(gai)的濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)F6和F7.參考濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf2.比較修改(gai)后的濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)F4.參考濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf5(圖1)比較。

　　上流砂濾(lv)清器和(he)(he)活性炭平行下游濾(lv)清器的(de)示意(yi)圖(tu)。深灰色框架(jia)(F4，F6和(he)(he)F7)是活性炭過濾(lv)系統過濾(lv)系統，淺灰色框架(jia)(Rf2和(he)(he)Rf5)是未改造的(de)參考活性炭。有附加過濾(lv)器(F1和(he)(he)F3)。

　　在(zai)本研究(jiu)的(de)(de)實驗過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，活(huo)性炭(tan)的(de)(de)修改(gai)(gai)如下(xia)：在(zai)改(gai)(gai)進的(de)(de)活(huo)性炭(tan)過(guo)(guo)濾器(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，10%的(de)(de)床高(gao)飽(bao)和活(huo)性炭(tan)被新(xin)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)取(qu)代，新(xin)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)浸(jin)泡在(zai)清水中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)24小時，去(qu)除過(guo)(guo)濾介質中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)任何吸(xi)附(fu)空(kong)氣(qi)。改(gai)(gai)造(zao)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，改(gai)(gai)造(zao)后的(de)(de)過(guo)(guo)濾器(qi)無法工作，水流增(zeng)加到其他過(guo)(guo)濾器(qi)。為(wei)避免在(zai)實驗過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)破壞飲用水的(de)(de)整體供應，依(yi)次改(gai)(gai)造(zao)不同(tong)的(de)(de)過(guo)(guo)濾器(qi)。使用新(xin)活(huo)性炭(tan)補充過(guo)(guo)濾器(qi)大約需要40小時，包括以下(xia)步驟：

1. 安裝液(ye)壓泵和噴(pen)射器，操(cao)作過濾器周圍的(de)抽吸軟(ruan)管，從過濾器上(shang)去(qu)除頂部活性(xing)炭(tan)漿液(ye)。泵送(song)時間(jian)與需要(yao)去(qu)除的(de)活性(xing)炭(tan)質量(liang)成比(bi)例。

   
   

　　2.將浸泡過(guo)的(de)新活性(xing)炭分配到舊(jiu)過(guo)濾材料上(shang)。分配時(shi)間與需要(yao)更(geng)換(huan)的(de)活性(xing)炭質(zhi)量成(cheng)正比。

　　3.黑色碳粉和(he)灰分通過反復(fu)沖洗過濾(lv)器從新活性炭(tan)中消除。**個過濾(lv)液通常(chang)被丟棄，因為高細顆(ke)粒。反洗時間與(yu)補充活性炭(tan)的質(zhi)量成正比

　　在恢(hui)復使用過濾器之前，通常要檢(jian)查(cha)生(sheng)物(wu)水質。

　　新型活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭具有(you)(you)微孔結構，預計(ji)有(you)(you)利于(yu)(yu)小型有(you)(you)機(ji)化(hua)合物相對于(yu)(yu)大型有(you)(you)機(ji)化(hua)合物的(de)吸附。由于(yu)(yu)現有(you)(you)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)密(mi)度和尺寸與添(tian)加的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭相似，它們(men)將在反(fan)沖洗過程中(zhong)(zhong)完全混合，使新的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭分(fen)布(bu)(bu)在整個活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭過濾器(qi)中(zhong)(zhong)。重要的(de)是，添(tian)加的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭密(mi)度與現有(you)(you)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭相匹配，并在整個過濾器(qi)中(zhong)(zhong)均(jun)勻分(fen)布(bu)(bu)。否則，過濾介質會完全清(qing)洗，反(fan)洗過程中(zhong)(zhong)可能會沖洗掉活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭。

　　改造后(hou)的(de)(F6，F7和(he)F4)和(he)參考(Rf2和(he)Rf5)過濾器(qi)中活性炭去除(chu)有機(ji)物級別的(de)效率。誤差(cha)棒表(biao)示通過誤差(cha)傳播計算的(de)標準(zhun)誤差(cha)(N=4)。

　　提高活性(xing)炭過濾器中有機物的去除效率

　　所有(you)(you)(you)光(guang)學活性(xing)(吸收/發(fa)熒光(guang))有(you)(you)(you)機(ji)物和(he)有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)的(de)(de)整體(ti)去除(chu)(chu)(chu)效率如圖2所示。該圖上(shang)的(de)(de)誤差條表(biao)示由(you)誤差傳播方法計算(suan)的(de)(de)標準誤差，并且對(dui)于(yu)熒光(guang)測量而(er)言(yan)*小。圖2顯示，以有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)為代表(biao)的(de)(de)寬有(you)(you)(you)機(ji)池和(he)非熒光(guang)有(you)(you)(you)機(ji)池UV與吸收分(fen)數(shu)相比(bi)，本研究中的(de)(de)生(sheng)物過濾器優先去除(chu)(chu)(chu)有(you)(you)(you)機(ji)成(cheng)分(fen)。相對(dui)較(jiao)低的(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)去除(chu)(chu)(chu)表(biao)明大多數(shu)有(you)(you)(you)機(ji)物池由(you)非熒光(guang)部(bu)分(fen)組成(cheng)，去除(chu)(chu)(chu)相對(dui)較(jiao)差。但活性(xing)炭補充(chong)后(hou)，包括有(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)在內的(de)(de)所有(you)(you)(you)三(san)級(ji)去除(chu)(chu)(chu)都得(de)到了改(gai)善，表(biao)明對(dui)有(you)(you)(you)機(ji)物去除(chu)(chu)(chu)有(you)(you)(you)積極的(de)(de)整體(ti)影(ying)響。由(you)于(yu)與新(xin)活性(xing)炭無關的(de)(de)生(sheng)物去除(chu)(chu)(chu)，增(zeng)加的(de)(de)去除(chu)(chu)(chu)*有(you)(you)(you)可能(neng)歸因于(yu)對(dui)新(xin)活性(xing)炭過濾材(cai)料的(de)(de)吸附。

　　活性炭更換的(de)經(jing)濟方面

　　從經濟(ji)角度來看(kan)，添加一層(ceng)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)比再生(sheng)或更(geng)換一整罐(guan)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)更(geng)經濟(ji)。雖然改造活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)過濾器(qi)有(you)一定的(de)(de)固定成(cheng)本（如(ru)管理和(he)安裝時間(jian)、泵(beng)的(de)(de)收集和(he)安裝、生(sheng)物測試），但大部分(fen)成(cheng)本與要更(geng)換的(de)(de)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)數量成(cheng)正比，提取(qu)和(he)分(fen)配(pei)泵(beng)的(de)(de)時間(jian)、反(fan)洗時間(jian)、運(yun)輸(shu)和(he)處(chu)置成(cheng)本）。生(sheng)物活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)系統(tong)的(de)(de)運(yun)行成(cheng)本遠低于活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)系統(tong)，估計節(jie)約2-3倍，使用壽命(ming)延長4-5倍。90%的(de)(de)過濾介(jie)質保持在(zai)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)生(sheng)物過濾器(qi)中，因(yin)此在(zai)改善新活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)吸附的(de)(de)同(tong)時，生(sheng)物降解繼續(xu)有(you)助于去(qu)除有(you)機物。