更換飲用水廠活性炭

　　由于氣(qi)候變(bian)化，許多天(tian)然飲用(yong)水(shui)中的天(tian)然有機物(wu)(wu)增加。這些有機物(wu)(wu)可以(yi)(yi)與氯結(jie)合形成致(zhi)癌(ai)消(xiao)毒副產物(wu)(wu)，促進(jin)水(shui)中細菌的再生(sheng)，產生(sheng)顏色(se)、味道和氣(qi)味，進(jin)一(yi)步(bu)影響飲用(yong)水(shui)的質(zhi)量。活性炭(tan)過濾是許多飲用(yong)水(shui)凈化設施(shi)的一(yi)步(bu)，可以(yi)(yi)提(ti)高分布(bu)式水(shui)質(zhi)的穩定性。

　　更(geng)換活性炭，改善(shan)飲用水過(guo)濾

　　介紹的(de)(de)飲(yin)用水處(chu)理(li)廠有(you)(you)(you)七(qi)個(ge)(ge)使用活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器，可以從上(shang)游上(shang)流(liu)式(shi)快(kuai)速砂濾器接收(shou)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾液(ye)。活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(圖(tu)1)來(lai)自(zi)兩(liang)個(ge)(ge)大(da)廳的(de)(de)水從兩(liang)個(ge)(ge)相反(fan)的(de)(de)方(fang)向進(jin)入七(qi)個(ge)(ge)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器。過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器中(zhong)的(de)(de)介質由三層組成。過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器每(mei)96小時(shi)反(fan)洗(xi)一(yi)次飲(yin)用水廠的(de)(de)成品水，以清洗(xi)吸附的(de)(de)絮凝物，限(xian)制過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器上(shang)的(de)(de)生物生長(chang)。所有(you)(you)(you)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器炭(tan)(tan)(tan)之前，所有(you)(you)(you)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器都含有(you)(you)(you)老(lao)化活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(>3年)。可以看(kan)出，假設每(mei)個(ge)(ge)過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器都是物理(li)和生物過(guo)(guo)(guo)(guo)濾器，3年后活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)幾乎沒有(you)(you)(you)吸附能力，因此必須定期更(geng)換活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)。

　　改進(jin)活性炭(tan)過濾系統

　　我們(men)研(yan)究了五種活(huo)性炭過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)，其(qi)中三種在實驗過(guo)程中進行了改(gai)造(F4，F6和F7)兩(liang)者作為(wei)(wei)未改(gai)造的(de)(de)對比。由于活(huo)性炭之(zhi)前沒有采樣點(dian)，為(wei)(wei)計算進入(ru)每個過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)的(de)(de)水(shui)(shui)量，建(jian)立了一個數(shu)值(zhi)模(mo)型(xing)。這表明A室(shi)向(xiang)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)F1，F6和F7供水(shui)(shui)，而B室(shi)則向(xiang)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)供水(shui)(shui)F3，F4和Rf5供水(shui)(shui)。參考濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)Rf主要從A室(shi)接(jie)收(shou)水(shui)(shui)(73%來自A室(shi))。因此，將(jiang)修改(gai)的(de)(de)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)F6和F7.參考濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)Rf2.比較修改(gai)后的(de)(de)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)F4.參考濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)Rf5(圖1)比較。

　　上流砂(sha)濾(lv)清器(qi)(qi)和活性(xing)炭平(ping)行下游濾(lv)清器(qi)(qi)的(de)示意(yi)圖。深灰色框架(F4，F6和F7)是(shi)活性(xing)炭過(guo)濾(lv)系統(tong)過(guo)濾(lv)系統(tong)，淺灰色框架(Rf2和Rf5)是(shi)未改造的(de)參考活性(xing)炭。有附(fu)加過(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(F1和F3)。

　　在本研(yan)究的(de)(de)(de)(de)實驗(yan)過程(cheng)中，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭的(de)(de)(de)(de)修改(gai)如(ru)下：在改(gai)進的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭過濾(lv)器(qi)中，10%的(de)(de)(de)(de)床(chuang)高飽和活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭被新的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭取代，新的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭浸泡在清水(shui)中24小時，去除過濾(lv)介質(zhi)中的(de)(de)(de)(de)任何(he)吸(xi)附(fu)空氣(qi)。改(gai)造過程(cheng)中，改(gai)造后的(de)(de)(de)(de)過濾(lv)器(qi)無法(fa)工(gong)作，水(shui)流增加到其(qi)他過濾(lv)器(qi)。為避免在實驗(yan)過程(cheng)中破壞飲用(yong)水(shui)的(de)(de)(de)(de)整體供應，依次改(gai)造不同(tong)的(de)(de)(de)(de)過濾(lv)器(qi)。使用(yong)新活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭補充(chong)過濾(lv)器(qi)大(da)約需要40小時，包括以下步驟：

1. 安裝液壓(ya)泵(beng)和噴射器，操作過(guo)(guo)濾器周圍的(de)抽吸(xi)軟管(guan)，從過(guo)(guo)濾器上去除(chu)頂部活性(xing)炭漿液。泵(beng)送時間與需要去除(chu)的(de)活性(xing)炭質量成比例。

   
   

　　2.將(jiang)浸泡過(guo)的新活性炭分配到舊過(guo)濾(lv)材料上。分配時間(jian)與需(xu)要更換的活性炭質(zhi)量成正比。

　　3.黑色(se)碳(tan)粉和(he)灰分(fen)通過(guo)反復沖洗過(guo)濾器從新活性(xing)炭中消(xiao)除。**個過(guo)濾液通常被丟棄，因為高細(xi)顆粒。反洗時間與補充活性(xing)炭的質量成正比

　　在(zai)恢復使(shi)用過濾器之(zhi)前，通常(chang)要(yao)檢(jian)查生物水(shui)質。

　　新型活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有(you)(you)微孔結構，預計有(you)(you)利于(yu)小型有(you)(you)機化(hua)合物相對于(yu)大型有(you)(you)機化(hua)合物的吸(xi)附。由于(yu)現(xian)有(you)(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的密(mi)度(du)和尺寸與添加的活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)相似，它們將在(zai)反沖洗(xi)(xi)(xi)過(guo)程中(zhong)(zhong)完全混合，使新的活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)分布在(zai)整個活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)過(guo)濾器(qi)中(zhong)(zhong)。重要的是，添加的活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)密(mi)度(du)與現(xian)有(you)(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)相匹配，并在(zai)整個過(guo)濾器(qi)中(zhong)(zhong)均勻分布。否(fou)則，過(guo)濾介質會(hui)完全清洗(xi)(xi)(xi)，反洗(xi)(xi)(xi)過(guo)程中(zhong)(zhong)可能(neng)會(hui)沖洗(xi)(xi)(xi)掉(diao)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。

　　改造后的(F6，F7和(he)F4)和(he)參(can)考(Rf2和(he)Rf5)過濾器(qi)中活性炭去除有(you)機物級別(bie)的效率。誤(wu)差棒表示通過誤(wu)差傳播計(ji)算的標準誤(wu)差(N=4)。

　　提高活性(xing)炭過(guo)濾器中有機物的去除效率

　　所有(you)(you)(you)(you)光(guang)學(xue)活性(xing)(吸收/發熒(ying)光(guang))有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物和有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳的(de)(de)整(zheng)(zheng)體去(qu)(qu)除(chu)效率如圖2所示。該(gai)圖上的(de)(de)誤差條表示由誤差傳播方(fang)法計(ji)算的(de)(de)標準誤差，并且對(dui)于熒(ying)光(guang)測(ce)量(liang)而言*小(xiao)。圖2顯示，以有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳為代表的(de)(de)寬有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)池(chi)和非熒(ying)光(guang)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)池(chi)UV與吸收分數(shu)相(xiang)(xiang)比，本研究中的(de)(de)生物過(guo)濾器(qi)優(you)先去(qu)(qu)除(chu)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)成分。相(xiang)(xiang)對(dui)較低的(de)(de)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳去(qu)(qu)除(chu)表明大多數(shu)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物池(chi)由非熒(ying)光(guang)部(bu)分組成，去(qu)(qu)除(chu)相(xiang)(xiang)對(dui)較差。但活性(xing)炭補充后，包括有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳在內的(de)(de)所有(you)(you)(you)(you)三級去(qu)(qu)除(chu)都得到了改善，表明對(dui)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物去(qu)(qu)除(chu)有(you)(you)(you)(you)積(ji)極的(de)(de)整(zheng)(zheng)體影(ying)響。由于與新(xin)(xin)活性(xing)炭無關的(de)(de)生物去(qu)(qu)除(chu)，增加的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)*有(you)(you)(you)(you)可(ke)能歸因于對(dui)新(xin)(xin)活性(xing)炭過(guo)濾材料的(de)(de)吸附。

　　活性炭更(geng)換的經濟方面

　　從經濟(ji)角(jiao)度來看，添(tian)加一(yi)層(ceng)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)比(bi)再生(sheng)或(huo)更換一(yi)整(zheng)罐活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)更經濟(ji)。雖然改造(zao)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)過濾器有一(yi)定的(de)(de)固定成本（如管(guan)理和安裝時間(jian)、泵的(de)(de)收集和安裝、生(sheng)物(wu)(wu)測試(shi)），但大部分成本與要更換的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)數量成正比(bi)，提取(qu)和分配泵的(de)(de)時間(jian)、反(fan)洗時間(jian)、運輸和處置成本）。生(sheng)物(wu)(wu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)系統的(de)(de)運行成本遠低于(yu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)系統，估計節(jie)約2-3倍(bei)，使用壽命(ming)延長4-5倍(bei)。90%的(de)(de)過濾介質保持在活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)生(sheng)物(wu)(wu)過濾器中(zhong)，因此在改善(shan)新(xin)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)的(de)(de)同時，生(sheng)物(wu)(wu)降解繼續(xu)有助于(yu)去除有機物(wu)(wu)。