更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候變化，許(xu)多天然飲用水中的天然有(you)機(ji)物(wu)增(zeng)加。這些有(you)機(ji)物(wu)可(ke)以(yi)與氯(lv)結(jie)合形成致癌消毒副產(chan)物(wu)，促進(jin)水中細菌的再生，產(chan)生顏色、味道和(he)氣味，進(jin)一步影響飲用水的質量。活性炭過濾是(shi)許(xu)多飲用水凈(jing)化設施的一步，可(ke)以(yi)提高分布(bu)式水質的穩(wen)定性。

　　更(geng)換活性炭，改善飲(yin)用(yong)水過濾

　　介紹的(de)(de)(de)(de)飲(yin)用水(shui)處理(li)廠(chang)有(you)七個(ge)使用活性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)，可以從(cong)上游上流式快速砂濾器(qi)(qi)接收過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾液。活性炭(tan)(圖1)來(lai)自(zi)兩個(ge)大廳的(de)(de)(de)(de)水(shui)從(cong)兩個(ge)相反的(de)(de)(de)(de)方向進入(ru)七個(ge)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)。過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)介質由三層組成(cheng)。過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)每(mei)96小時反洗一次飲(yin)用水(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)品水(shui)，以清洗吸附的(de)(de)(de)(de)絮凝物(wu)，限(xian)制過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)上的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)生(sheng)(sheng)長。所有(you)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)炭(tan)之前(qian)，所有(you)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)都(dou)(dou)含有(you)老化活性炭(tan)(>3年)。可以看(kan)出，假設每(mei)個(ge)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)都(dou)(dou)是物(wu)理(li)和生(sheng)(sheng)物(wu)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)(qi)，3年后活性炭(tan)幾乎沒有(you)吸附能力，因此必須定期更換活性炭(tan)。

　　改進(jin)活性(xing)炭過濾系統

　　我們研究了(le)五種(zhong)活性(xing)炭過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)，其(qi)中(zhong)三種(zhong)在(zai)實驗過(guo)程(cheng)中(zhong)進行了(le)改(gai)造(zao)(F4，F6和F7)兩者作(zuo)為未改(gai)造(zao)的(de)對比。由于活性(xing)炭之前沒有采樣點，為計算(suan)進入每個(ge)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)的(de)水量，建立了(le)一個(ge)數值模(mo)型。這表明A室向過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)F1，F6和F7供(gong)水，而(er)B室則向過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)供(gong)水F3，F4和Rf5供(gong)水。參(can)考(kao)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)Rf主要從A室接收(shou)水(73%來自A室)。因(yin)此，將修(xiu)改(gai)的(de)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)F6和F7.參(can)考(kao)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)Rf2.比較(jiao)修(xiu)改(gai)后的(de)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)F4.參(can)考(kao)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)Rf5(圖1)比較(jiao)。

　　上流砂(sha)濾(lv)(lv)清器(qi)和(he)(he)活性炭平行(xing)下游濾(lv)(lv)清器(qi)的示意圖(tu)。深(shen)灰色(se)框架(jia)(F4，F6和(he)(he)F7)是(shi)(shi)活性炭過濾(lv)(lv)系統過濾(lv)(lv)系統，淺灰色(se)框架(jia)(Rf2和(he)(he)Rf5)是(shi)(shi)未改造的參考活性炭。有附加過濾(lv)(lv)器(qi)(F1和(he)(he)F3)。

　　在本研究的(de)(de)(de)實驗(yan)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程中，活性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)修改(gai)如(ru)下：在改(gai)進(jin)的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)中，10%的(de)(de)(de)床高飽和活性(xing)(xing)炭被(bei)新的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭取(qu)代，新的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭浸(jin)泡在清(qing)水(shui)中24小時，去除過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾介質中的(de)(de)(de)任何(he)吸(xi)附(fu)空氣。改(gai)造過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程中，改(gai)造后的(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)無法工作，水(shui)流增(zeng)加到其他過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)。為避免在實驗(yan)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程中破壞飲用(yong)水(shui)的(de)(de)(de)整體供應，依次(ci)改(gai)造不同的(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)。使用(yong)新活性(xing)(xing)炭補充過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)濾器(qi)大約需(xu)要40小時，包括以下步驟：

1. 安(an)裝液(ye)壓泵和(he)噴射器(qi)，操(cao)作(zuo)過濾器(qi)周圍的抽吸(xi)軟管，從過濾器(qi)上(shang)去除(chu)頂部活(huo)性炭漿液(ye)。泵送時間與需(xu)要去除(chu)的活(huo)性炭質量成比例。

   
   

　　2.將浸泡過的新活(huo)性炭(tan)分(fen)配到舊過濾材料上。分(fen)配時間與需(xu)要更換(huan)的活(huo)性炭(tan)質(zhi)量成正(zheng)比(bi)。

　　3.黑色碳粉和(he)灰分通(tong)過(guo)(guo)反復(fu)沖(chong)洗過(guo)(guo)濾器從新(xin)活(huo)性炭中消除。**個過(guo)(guo)濾液通(tong)常被丟棄，因為高(gao)細顆粒。反洗時(shi)間(jian)與(yu)補充活(huo)性炭的(de)質量成正比

　　在恢復(fu)使用(yong)過濾器之前，通常(chang)要檢查生(sheng)物水(shui)質(zhi)。

　　新(xin)型(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)具有微孔結構，預計有利于小型(xing)(xing)有機化(hua)合(he)物相(xiang)對于大型(xing)(xing)有機化(hua)合(he)物的(de)(de)(de)吸附。由于現(xian)有活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)密度和尺寸與添加的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)相(xiang)似，它(ta)們將在(zai)反沖(chong)洗(xi)(xi)過(guo)程中(zhong)完全混合(he)，使新(xin)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)分布在(zai)整(zheng)個活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)過(guo)濾器中(zhong)。重要的(de)(de)(de)是，添加的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)密度與現(xian)有活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)相(xiang)匹配(pei)，并(bing)在(zai)整(zheng)個過(guo)濾器中(zhong)均勻分布。否則，過(guo)濾介質會完全清洗(xi)(xi)，反洗(xi)(xi)過(guo)程中(zhong)可能(neng)會沖(chong)洗(xi)(xi)掉(diao)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)。

　　改造后的(de)(F6，F7和(he)F4)和(he)參考(Rf2和(he)Rf5)過濾器中活性炭去除有機物級別(bie)的(de)效率。誤(wu)差棒表示通過誤(wu)差傳播計算的(de)標準誤(wu)差(N=4)。

　　提高活性炭過濾器中有機物的去除效率(lv)

　　所(suo)有(you)(you)(you)(you)光(guang)(guang)(guang)學活(huo)性(xing)(吸(xi)收(shou)(shou)/發熒(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang))有(you)(you)(you)(you)機(ji)物和(he)有(you)(you)(you)(you)機(ji)碳的(de)(de)整體去(qu)(qu)除(chu)(chu)效(xiao)率如圖(tu)2所(suo)示。該圖(tu)上的(de)(de)誤(wu)差(cha)條表(biao)示由誤(wu)差(cha)傳播方法計(ji)算(suan)的(de)(de)標準(zhun)誤(wu)差(cha)，并(bing)且對(dui)(dui)于熒(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)測量而言*小。圖(tu)2顯(xian)示，以有(you)(you)(you)(you)機(ji)碳為代表(biao)的(de)(de)寬有(you)(you)(you)(you)機(ji)池和(he)非熒(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)有(you)(you)(you)(you)機(ji)池UV與吸(xi)收(shou)(shou)分數相(xiang)(xiang)比，本研究中的(de)(de)生物過(guo)濾器優先(xian)去(qu)(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)(you)(you)機(ji)成(cheng)分。相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)低的(de)(de)有(you)(you)(you)(you)機(ji)碳去(qu)(qu)除(chu)(chu)表(biao)明大多數有(you)(you)(you)(you)機(ji)物池由非熒(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)部分組成(cheng)，去(qu)(qu)除(chu)(chu)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)差(cha)。但活(huo)性(xing)炭(tan)補(bu)充后(hou)，包括有(you)(you)(you)(you)機(ji)碳在內的(de)(de)所(suo)有(you)(you)(you)(you)三級去(qu)(qu)除(chu)(chu)都得到(dao)了改善，表(biao)明對(dui)(dui)有(you)(you)(you)(you)機(ji)物去(qu)(qu)除(chu)(chu)有(you)(you)(you)(you)積極的(de)(de)整體影響。由于與新活(huo)性(xing)炭(tan)無關的(de)(de)生物去(qu)(qu)除(chu)(chu)，增加的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)*有(you)(you)(you)(you)可能(neng)歸因于對(dui)(dui)新活(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)濾材料的(de)(de)吸(xi)附。

　　活性炭更換的經濟方面(mian)

　　從(cong)經(jing)濟角度來看，添加(jia)一層活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)比再生或更(geng)換(huan)一整罐活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)更(geng)經(jing)濟。雖然改造活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)過濾(lv)器(qi)有一定(ding)的(de)(de)固定(ding)成(cheng)(cheng)本（如(ru)管理(li)和安(an)裝時間(jian)、泵的(de)(de)收集和安(an)裝、生物測試），但大部分成(cheng)(cheng)本與要更(geng)換(huan)的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)數(shu)量成(cheng)(cheng)正比，提取和分配(pei)泵的(de)(de)時間(jian)、反洗(xi)時間(jian)、運(yun)輸和處置成(cheng)(cheng)本）。生物活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)系統的(de)(de)運(yun)行成(cheng)(cheng)本遠低于(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)系統，估計節約2-3倍，使用壽命延長(chang)4-5倍。90%的(de)(de)過濾(lv)介質(zhi)保持在活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)生物過濾(lv)器(qi)中(zhong)，因(yin)此(ci)在改善新活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)的(de)(de)同時，生物降解(jie)繼續有助于(yu)去(qu)除有機物。