更換飲用水廠活性炭

　　由于(yu)氣候變化，許多天然(ran)(ran)飲用(yong)(yong)水(shui)中的(de)天然(ran)(ran)有(you)機物增加。這些有(you)機物可以(yi)與氯結合形(xing)成致癌(ai)消毒副產物，促進水(shui)中細菌(jun)的(de)再生(sheng)，產生(sheng)顏(yan)色、味道和氣味，進一步影響飲用(yong)(yong)水(shui)的(de)質(zhi)量。活性(xing)炭過(guo)濾是許多飲用(yong)(yong)水(shui)凈(jing)化設施的(de)一步，可以(yi)提高分布式水(shui)質(zhi)的(de)穩定性(xing)。

　　更換活性(xing)炭，改善飲用(yong)水過濾

　　介紹的飲用水處理(li)廠有(you)七個(ge)使用活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的過(guo)濾(lv)器(qi)，可以(yi)從(cong)(cong)上游上流式快速砂(sha)濾(lv)器(qi)接收(shou)過(guo)濾(lv)液。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(圖1)來自兩個(ge)大(da)廳(ting)的水從(cong)(cong)兩個(ge)相反(fan)的方向進入七個(ge)過(guo)濾(lv)器(qi)。過(guo)濾(lv)器(qi)中(zhong)的介質由三層組(zu)成。過(guo)濾(lv)器(qi)每(mei)96小(xiao)時反(fan)洗一次飲用水廠的成品水，以(yi)清(qing)洗吸附(fu)的絮(xu)凝物(wu)，限(xian)制(zhi)過(guo)濾(lv)器(qi)上的生物(wu)生長(chang)。所有(you)過(guo)濾(lv)器(qi)炭(tan)(tan)(tan)(tan)之前，所有(you)過(guo)濾(lv)器(qi)都含有(you)老化(hua)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(>3年(nian))。可以(yi)看出，假設每(mei)個(ge)過(guo)濾(lv)器(qi)都是物(wu)理(li)和生物(wu)過(guo)濾(lv)器(qi)，3年(nian)后活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)幾乎(hu)沒有(you)吸附(fu)能(neng)力，因(yin)此必須(xu)定(ding)期更換活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。

　　改進活(huo)性炭過濾系統

　　我們研究(jiu)了五種(zhong)活性炭過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)，其中(zhong)三種(zhong)在實驗過(guo)(guo)程中(zhong)進行了改(gai)(gai)造(F4，F6和(he)(he)F7)兩者作為未改(gai)(gai)造的(de)對(dui)比(bi)(bi)。由于活性炭之前沒有(you)采樣點，為計算進入每個過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)的(de)水量，建立了一個數值模型(xing)。這表明A室(shi)向(xiang)(xiang)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)F1，F6和(he)(he)F7供(gong)水，而B室(shi)則向(xiang)(xiang)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)供(gong)水F3，F4和(he)(he)Rf5供(gong)水。參(can)考(kao)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)Rf主(zhu)要從A室(shi)接收(shou)水(73%來(lai)自A室(shi))。因此，將修(xiu)改(gai)(gai)的(de)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)F6和(he)(he)F7.參(can)考(kao)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)Rf2.比(bi)(bi)較修(xiu)改(gai)(gai)后的(de)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)F4.參(can)考(kao)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)Rf5(圖1)比(bi)(bi)較。

　　上流砂(sha)濾清(qing)器(qi)和(he)活性炭平行下游濾清(qing)器(qi)的(de)示意圖(tu)。深灰(hui)色框(kuang)(kuang)架(jia)(F4，F6和(he)F7)是(shi)活性炭過濾系(xi)統(tong)過濾系(xi)統(tong)，淺灰(hui)色框(kuang)(kuang)架(jia)(Rf2和(he)Rf5)是(shi)未改(gai)造(zao)的(de)參考活性炭。有附加過濾器(qi)(F1和(he)F3)。

　　在(zai)本研究的(de)實驗過(guo)程中(zhong)，活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)修(xiu)改(gai)如下：在(zai)改(gai)進的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)過(guo)濾(lv)器(qi)中(zhong)，10%的(de)床高飽和活性(xing)(xing)炭(tan)被(bei)新的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)取代，新的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)浸泡(pao)在(zai)清水(shui)(shui)中(zhong)24小時(shi)，去除過(guo)濾(lv)介質(zhi)中(zhong)的(de)任何(he)吸附(fu)空氣。改(gai)造(zao)過(guo)程中(zhong)，改(gai)造(zao)后(hou)的(de)過(guo)濾(lv)器(qi)無法工作，水(shui)(shui)流增加到其他(ta)過(guo)濾(lv)器(qi)。為避免在(zai)實驗過(guo)程中(zhong)破壞飲用水(shui)(shui)的(de)整(zheng)體供應(ying)，依次改(gai)造(zao)不同的(de)過(guo)濾(lv)器(qi)。使用新活性(xing)(xing)炭(tan)補充(chong)過(guo)濾(lv)器(qi)大約需要40小時(shi)，包括以(yi)下步驟：

1. 安裝(zhuang)液(ye)壓泵和(he)噴射器(qi)，操作過濾(lv)器(qi)周圍的抽吸軟管，從過濾(lv)器(qi)上去除(chu)頂部活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)漿液(ye)。泵送時間(jian)與(yu)需要去除(chu)的活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)質量成比例。

   
   

　　2.將浸(jin)泡過(guo)的新(xin)活(huo)性(xing)炭分配(pei)到(dao)舊過(guo)濾材料上(shang)。分配(pei)時間(jian)與需要(yao)更(geng)換的活(huo)性(xing)炭質量成正比。

　　3.黑色(se)碳粉(fen)和灰分通過反復沖洗過濾器(qi)從新活性炭中(zhong)消除。**個過濾液通常被丟棄，因(yin)為高細顆粒(li)。反洗時間與補充活性炭的質(zhi)量成正比

　　在恢復使(shi)用過濾(lv)器之前，通常要檢查(cha)生(sheng)物(wu)水(shui)質(zhi)。

　　新(xin)型(xing)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)具(ju)有(you)微孔結(jie)構，預計(ji)有(you)利(li)于小型(xing)有(you)機化合物(wu)相對于大型(xing)有(you)機化合物(wu)的(de)吸附。由(you)于現(xian)有(you)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的(de)密度和尺(chi)寸與(yu)添加(jia)的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)相似，它們將(jiang)在反(fan)沖洗(xi)(xi)過(guo)(guo)(guo)程中完全(quan)混(hun)合，使新(xin)的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)分布(bu)在整(zheng)個活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)(guo)(guo)濾器(qi)中。重要(yao)的(de)是，添加(jia)的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)密度與(yu)現(xian)有(you)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)相匹(pi)配，并在整(zheng)個過(guo)(guo)(guo)濾器(qi)中均勻分布(bu)。否則，過(guo)(guo)(guo)濾介質(zhi)會完全(quan)清洗(xi)(xi)，反(fan)洗(xi)(xi)過(guo)(guo)(guo)程中可能會沖洗(xi)(xi)掉活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)。

　　改造后的(de)(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過(guo)濾器中活性炭(tan)去除(chu)有機物級別(bie)的(de)效率(lv)。誤差(cha)棒(bang)表示通過(guo)誤差(cha)傳(chuan)播(bo)計算的(de)標準(zhun)誤差(cha)(N=4)。

　　提高活性炭過濾器中有機物(wu)的去(qu)除效(xiao)率

　　所(suo)有(you)光(guang)學活(huo)(huo)性(xing)(吸(xi)(xi)收/發熒光(guang))有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)和(he)有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳的(de)(de)整(zheng)體去(qu)(qu)(qu)除(chu)效率(lv)如圖2所(suo)示(shi)。該圖上的(de)(de)誤差條表示(shi)由誤差傳播方法計算(suan)的(de)(de)標準誤差，并且對(dui)(dui)于(yu)(yu)熒光(guang)測(ce)量而言*小(xiao)。圖2顯示(shi)，以有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳為代表的(de)(de)寬有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)池(chi)和(he)非熒光(guang)有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)池(chi)UV與吸(xi)(xi)收分數相(xiang)比，本(ben)研(yan)究中的(de)(de)生物(wu)(wu)過濾器優先(xian)去(qu)(qu)(qu)除(chu)有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)成分。相(xiang)對(dui)(dui)較低的(de)(de)有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳去(qu)(qu)(qu)除(chu)表明(ming)大多數有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)池(chi)由非熒光(guang)部(bu)分組成，去(qu)(qu)(qu)除(chu)相(xiang)對(dui)(dui)較差。但活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)補充(chong)后，包括有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)碳在內的(de)(de)所(suo)有(you)三(san)級去(qu)(qu)(qu)除(chu)都得(de)到了改善，表明(ming)對(dui)(dui)有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)去(qu)(qu)(qu)除(chu)有(you)積極(ji)的(de)(de)整(zheng)體影響。由于(yu)(yu)與新活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)無關(guan)的(de)(de)生物(wu)(wu)去(qu)(qu)(qu)除(chu)，增加的(de)(de)去(qu)(qu)(qu)除(chu)*有(you)可能歸因于(yu)(yu)對(dui)(dui)新活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)過濾材(cai)料的(de)(de)吸(xi)(xi)附。

　　活性炭更換(huan)的經濟方面

　　從(cong)經濟角度來看，添加一(yi)層活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)比(bi)再生(sheng)(sheng)或更換一(yi)整罐活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)更經濟。雖然改造活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)過濾(lv)(lv)器(qi)有一(yi)定(ding)的(de)固(gu)定(ding)成(cheng)本(ben)（如(ru)管理(li)和安(an)裝(zhuang)時間、泵的(de)收集和安(an)裝(zhuang)、生(sheng)(sheng)物測試(shi)），但(dan)大(da)部分成(cheng)本(ben)與要更換的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)數量(liang)成(cheng)正(zheng)比(bi)，提(ti)取和分配泵的(de)時間、反(fan)洗(xi)時間、運輸和處置成(cheng)本(ben)）。生(sheng)(sheng)物活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)系統的(de)運行(xing)成(cheng)本(ben)遠低于(yu)(yu)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)系統，估計節約(yue)2-3倍(bei)，使用壽命(ming)延長4-5倍(bei)。90%的(de)過濾(lv)(lv)介質保持在活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)生(sheng)(sheng)物過濾(lv)(lv)器(qi)中，因此在改善新活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附的(de)同時，生(sheng)(sheng)物降解繼續(xu)有助于(yu)(yu)去除有機物。