更換飲用水廠活性炭

　　由(you)于氣(qi)候變化(hua)，許多天然飲用(yong)水(shui)中的(de)(de)天然有機(ji)物增(zeng)加。這些有機(ji)物可以(yi)(yi)與(yu)氯結合形成致癌(ai)消毒副產(chan)物，促進(jin)水(shui)中細(xi)菌的(de)(de)再生(sheng)，產(chan)生(sheng)顏色、味道和氣(qi)味，進(jin)一步影響飲用(yong)水(shui)的(de)(de)質(zhi)量。活性(xing)炭過濾是許多飲用(yong)水(shui)凈化(hua)設施(shi)的(de)(de)一步，可以(yi)(yi)提高(gao)分布式水(shui)質(zhi)的(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。

　　更(geng)換活性炭(tan)，改善飲(yin)用水過濾

　　介(jie)(jie)紹的(de)飲用水(shui)(shui)處理廠有(you)(you)七個(ge)(ge)使用活性(xing)炭(tan)(tan)的(de)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)，可以(yi)從上(shang)(shang)(shang)游上(shang)(shang)(shang)流式(shi)快速砂濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)接(jie)收過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)液。活性(xing)炭(tan)(tan)(圖1)來自兩個(ge)(ge)大廳的(de)水(shui)(shui)從兩個(ge)(ge)相反的(de)方向進入七個(ge)(ge)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)中的(de)介(jie)(jie)質由三層組成。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)每96小時反洗(xi)一次飲用水(shui)(shui)廠的(de)成品水(shui)(shui)，以(yi)清洗(xi)吸附(fu)的(de)絮(xu)凝物，限(xian)制過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)上(shang)(shang)(shang)的(de)生(sheng)物生(sheng)長(chang)。所有(you)(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)炭(tan)(tan)之前，所有(you)(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)都含有(you)(you)老化(hua)活性(xing)炭(tan)(tan)(>3年)。可以(yi)看出，假設每個(ge)(ge)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)都是物理和(he)生(sheng)物過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)，3年后活性(xing)炭(tan)(tan)幾(ji)乎沒有(you)(you)吸附(fu)能力，因此必須定期(qi)更換活性(xing)炭(tan)(tan)。

　　改進(jin)活性炭過濾系(xi)統(tong)

　　我們研究了五種活(huo)性炭過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)，其中(zhong)三種在實驗過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)進行了改(gai)造(F4，F6和F7)兩者作為未改(gai)造的(de)(de)對比。由于活(huo)性炭之前(qian)沒有采樣點，為計算(suan)進入每個過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)水量，建(jian)立了一(yi)個數值模型。這(zhe)表明A室(shi)向過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)F1，F6和F7供水，而B室(shi)則向過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)供水F3，F4和Rf5供水。參考(kao)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)Rf主(zhu)要從A室(shi)接收水(73%來自(zi)A室(shi))。因此(ci)，將修改(gai)的(de)(de)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)F6和F7.參考(kao)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)Rf2.比較(jiao)修改(gai)后的(de)(de)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)F4.參考(kao)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)Rf5(圖1)比較(jiao)。

　　上流(liu)砂濾(lv)(lv)清器(qi)(qi)和(he)活(huo)性炭(tan)(tan)平行下(xia)游濾(lv)(lv)清器(qi)(qi)的示(shi)意圖。深(shen)灰色(se)(se)框架(jia)(F4，F6和(he)F7)是(shi)活(huo)性炭(tan)(tan)過濾(lv)(lv)系統過濾(lv)(lv)系統，淺(qian)灰色(se)(se)框架(jia)(Rf2和(he)Rf5)是(shi)未(wei)改造的參考(kao)活(huo)性炭(tan)(tan)。有附加過濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(F1和(he)F3)。

　　在(zai)本研(yan)究的(de)(de)(de)實驗過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)修(xiu)改(gai)如(ru)下：在(zai)改(gai)進的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭過(guo)(guo)濾(lv)器中(zhong)，10%的(de)(de)(de)床高飽和活(huo)性(xing)(xing)炭被(bei)新(xin)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭取代，新(xin)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭浸泡在(zai)清(qing)水(shui)中(zhong)24小(xiao)時(shi)，去(qu)除(chu)過(guo)(guo)濾(lv)介(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)(de)(de)任何吸(xi)附空氣。改(gai)造過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，改(gai)造后(hou)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)器無法(fa)工(gong)作，水(shui)流增加(jia)到其他過(guo)(guo)濾(lv)器。為避免在(zai)實驗過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)破壞飲(yin)用水(shui)的(de)(de)(de)整體供應，依次改(gai)造不同(tong)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)器。使用新(xin)活(huo)性(xing)(xing)炭補充過(guo)(guo)濾(lv)器大約需(xu)要40小(xiao)時(shi)，包(bao)括以(yi)下步驟：

1. 安裝液壓泵(beng)和(he)噴射器(qi)，操作(zuo)過濾(lv)(lv)器(qi)周圍的抽吸軟管(guan)，從過濾(lv)(lv)器(qi)上(shang)去除(chu)頂部活(huo)性炭漿液。泵(beng)送時(shi)間與需要去除(chu)的活(huo)性炭質量成比例。

   
   

　　2.將浸泡過的新活(huo)性炭分配到舊過濾材料上。分配時間與需要更換(huan)的活(huo)性炭質(zhi)量成正比。

　　3.黑(hei)色碳粉和(he)灰分通(tong)過反(fan)復沖洗過濾器(qi)從新活(huo)(huo)性炭中消(xiao)除。**個過濾液通(tong)常(chang)被丟棄，因為高細(xi)顆(ke)粒(li)。反(fan)洗時間與補充活(huo)(huo)性炭的(de)質量成(cheng)正比

　　在(zai)恢復使用過(guo)濾器之前(qian)，通常要檢查生物水質。

　　新(xin)型(xing)(xing)活(huo)(huo)性炭(tan)具有(you)(you)(you)微孔(kong)結構，預計有(you)(you)(you)利于小型(xing)(xing)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)化合物相(xiang)對(dui)于大(da)型(xing)(xing)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)化合物的(de)吸(xi)附。由(you)于現(xian)有(you)(you)(you)活(huo)(huo)性炭(tan)的(de)密度和尺寸與(yu)添加(jia)(jia)的(de)活(huo)(huo)性炭(tan)相(xiang)似，它們(men)將在(zai)反沖(chong)(chong)洗過(guo)(guo)程中(zhong)完全混合，使新(xin)的(de)活(huo)(huo)性炭(tan)分布在(zai)整個(ge)活(huo)(huo)性炭(tan)過(guo)(guo)濾器中(zhong)。重(zhong)要的(de)是(shi)，添加(jia)(jia)的(de)活(huo)(huo)性炭(tan)密度與(yu)現(xian)有(you)(you)(you)活(huo)(huo)性炭(tan)相(xiang)匹(pi)配，并在(zai)整個(ge)過(guo)(guo)濾器中(zhong)均勻分布。否(fou)則，過(guo)(guo)濾介質會完全清洗，反洗過(guo)(guo)程中(zhong)可能會沖(chong)(chong)洗掉活(huo)(huo)性炭(tan)。

　　改(gai)造后的(de)(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過濾器中活性(xing)炭去除有機物級別的(de)效(xiao)率(lv)。誤(wu)差(cha)棒表示通過誤(wu)差(cha)傳播計算的(de)標(biao)準誤(wu)差(cha)(N=4)。

　　提(ti)高活性炭過濾器中有機物的去除效率

　　所(suo)(suo)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)光(guang)學活性(吸(xi)收/發熒(ying)光(guang))有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)和(he)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)整(zheng)(zheng)體(ti)去除效(xiao)率如(ru)圖2所(suo)(suo)示(shi)(shi)。該圖上的(de)(de)誤差條表(biao)(biao)示(shi)(shi)由誤差傳播方(fang)法計(ji)算的(de)(de)標準誤差，并且對于熒(ying)光(guang)測量而言*小。圖2顯示(shi)(shi)，以有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)(tan)為代表(biao)(biao)的(de)(de)寬有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)池和(he)非熒(ying)光(guang)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)池UV與吸(xi)收分數相比，本研究中(zhong)的(de)(de)生物(wu)(wu)過(guo)濾(lv)器優先去除有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)成(cheng)分。相對較低的(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)(tan)去除表(biao)(biao)明大多數有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)池由非熒(ying)光(guang)部(bu)分組成(cheng)，去除相對較差。但活性炭(tan)(tan)補充后(hou)，包括有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)(tan)(tan)在內的(de)(de)所(suo)(suo)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)三級去除都得(de)到了改善，表(biao)(biao)明對有(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)去除有(you)(you)(you)(you)(you)(you)積極的(de)(de)整(zheng)(zheng)體(ti)影響。由于與新(xin)活性炭(tan)(tan)無關(guan)的(de)(de)生物(wu)(wu)去除，增加的(de)(de)去除*有(you)(you)(you)(you)(you)(you)可能歸(gui)因于對新(xin)活性炭(tan)(tan)過(guo)濾(lv)材(cai)料(liao)的(de)(de)吸(xi)附。

　　活性(xing)炭更換的(de)經濟方面(mian)

　　從經濟角度來看，添加一層活性(xing)(xing)炭(tan)比(bi)再(zai)生或更(geng)換一整(zheng)罐活性(xing)(xing)炭(tan)更(geng)經濟。雖然改造活性(xing)(xing)炭(tan)過(guo)濾器(qi)有一定的固定成本(ben)(ben)（如管理和(he)安裝時(shi)間、泵(beng)的收集和(he)安裝、生物(wu)測試(shi)），但大部分成本(ben)(ben)與要(yao)更(geng)換的活性(xing)(xing)炭(tan)數量成正(zheng)比(bi)，提取和(he)分配泵(beng)的時(shi)間、反洗時(shi)間、運輸和(he)處置成本(ben)(ben)）。生物(wu)活性(xing)(xing)炭(tan)系統的運行(xing)成本(ben)(ben)遠低于活性(xing)(xing)炭(tan)系統，估計節約2-3倍(bei)(bei)，使用壽命延長(chang)4-5倍(bei)(bei)。90%的過(guo)濾介(jie)質保持在(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)生物(wu)過(guo)濾器(qi)中，因此在(zai)改善新活性(xing)(xing)炭(tan)吸附的同(tong)時(shi)，生物(wu)降解繼續有助于去除有機物(wu)。