更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候變化(hua)，許(xu)多(duo)天然飲用(yong)水(shui)中(zhong)的(de)天然有機(ji)物(wu)增加。這些有機(ji)物(wu)可(ke)以(yi)與(yu)氯結合(he)形成致癌消毒副產物(wu)，促進(jin)水(shui)中(zhong)細菌的(de)再生(sheng)，產生(sheng)顏色、味(wei)道和氣味(wei)，進(jin)一步影(ying)響飲用(yong)水(shui)的(de)質(zhi)量。活性(xing)炭過(guo)濾(lv)是許(xu)多(duo)飲用(yong)水(shui)凈化(hua)設(she)施的(de)一步，可(ke)以(yi)提高(gao)分布式水(shui)質(zhi)的(de)穩定(ding)性(xing)。

　　更(geng)換活(huo)性炭，改善飲用水過濾

　　介紹的飲用水(shui)處理(li)(li)廠有七(qi)個(ge)使用活性(xing)炭(tan)的過(guo)濾(lv)器，可(ke)以從(cong)上(shang)游(you)上(shang)流式快速砂濾(lv)器接(jie)收過(guo)濾(lv)液。活性(xing)炭(tan)(圖1)來自兩個(ge)大(da)廳的水(shui)從(cong)兩個(ge)相反的方(fang)向(xiang)進入七(qi)個(ge)過(guo)濾(lv)器。過(guo)濾(lv)器中的介質由三層組(zu)成(cheng)。過(guo)濾(lv)器每(mei)96小時(shi)反洗(xi)一(yi)次飲用水(shui)廠的成(cheng)品水(shui)，以清洗(xi)吸附(fu)的絮(xu)凝(ning)物(wu)，限制過(guo)濾(lv)器上(shang)的生(sheng)物(wu)生(sheng)長。所有過(guo)濾(lv)器炭(tan)之前，所有過(guo)濾(lv)器都含有老化活性(xing)炭(tan)(>3年)。可(ke)以看出，假設每(mei)個(ge)過(guo)濾(lv)器都是物(wu)理(li)(li)和生(sheng)物(wu)過(guo)濾(lv)器，3年后活性(xing)炭(tan)幾(ji)乎沒有吸附(fu)能力，因此必(bi)須(xu)定期更(geng)換活性(xing)炭(tan)。

　　改(gai)進活性炭過濾系統

　　我們研究(jiu)了(le)(le)五種活(huo)性炭過(guo)濾(lv)器(qi)，其(qi)中(zhong)(zhong)三(san)種在實驗過(guo)程中(zhong)(zhong)進行了(le)(le)改(gai)造(zao)(F4，F6和F7)兩者作為未(wei)改(gai)造(zao)的(de)對比(bi)(bi)(bi)。由(you)于活(huo)性炭之前沒有采(cai)樣點，為計算進入每個(ge)過(guo)濾(lv)器(qi)的(de)水量，建立了(le)(le)一個(ge)數(shu)值(zhi)模型。這表明A室(shi)(shi)向過(guo)濾(lv)器(qi)F1，F6和F7供水，而B室(shi)(shi)則向過(guo)濾(lv)器(qi)供水F3，F4和Rf5供水。參(can)考(kao)濾(lv)波器(qi)Rf主要從A室(shi)(shi)接收水(73%來自A室(shi)(shi))。因此，將修改(gai)的(de)濾(lv)波器(qi)F6和F7.參(can)考(kao)濾(lv)波器(qi)Rf2.比(bi)(bi)(bi)較修改(gai)后的(de)濾(lv)波器(qi)F4.參(can)考(kao)濾(lv)波器(qi)Rf5(圖1)比(bi)(bi)(bi)較。

　　上流砂濾(lv)清(qing)器(qi)和(he)活性炭(tan)平(ping)行下游濾(lv)清(qing)器(qi)的示意圖。深灰色(se)框架(jia)(F4，F6和(he)F7)是(shi)活性炭(tan)過濾(lv)系統(tong)(tong)過濾(lv)系統(tong)(tong)，淺灰色(se)框架(jia)(Rf2和(he)Rf5)是(shi)未改造的參考活性炭(tan)。有附加(jia)過濾(lv)器(qi)(F1和(he)F3)。

　　在(zai)本研究的(de)(de)實(shi)驗(yan)(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，活性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)修改(gai)如下：在(zai)改(gai)進的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器中(zhong)，10%的(de)(de)床高飽和(he)活性(xing)(xing)(xing)炭被新(xin)(xin)的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭取代，新(xin)(xin)的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭浸泡在(zai)清水中(zhong)24小時，去除過(guo)濾(lv)(lv)(lv)介質中(zhong)的(de)(de)任何吸附空氣。改(gai)造(zao)(zao)過(guo)程(cheng)中(zhong)，改(gai)造(zao)(zao)后的(de)(de)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器無(wu)法工作(zuo)，水流(liu)增加到其他過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器。為避(bi)免在(zai)實(shi)驗(yan)(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)破(po)壞飲(yin)用(yong)水的(de)(de)整體供應，依次改(gai)造(zao)(zao)不(bu)同的(de)(de)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器。使用(yong)新(xin)(xin)活性(xing)(xing)(xing)炭補(bu)充過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器大約(yue)需要(yao)40小時，包(bao)括以下步(bu)驟：

1. 安裝液壓泵和噴(pen)射器，操作過濾器周圍的抽(chou)吸軟管，從過濾器上去(qu)除頂部活性炭漿液。泵送(song)時間與需要去(qu)除的活性炭質量(liang)成比(bi)例。

   
   

　　2.將浸泡(pao)過的(de)新活(huo)性(xing)炭分配到舊(jiu)過濾材(cai)料上。分配時間(jian)與需要更(geng)換的(de)活(huo)性(xing)炭質量成正比。

　　3.黑色碳粉和灰分通(tong)過(guo)反(fan)復沖洗(xi)過(guo)濾器從新活性炭(tan)中消除。**個過(guo)濾液通(tong)常被丟棄(qi)，因為高細(xi)顆粒。反(fan)洗(xi)時間與補充活性炭(tan)的質量成(cheng)正比

　　在(zai)恢(hui)復使用過濾器之前，通常要檢查生物水質。

　　新(xin)型活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有(you)(you)微(wei)孔(kong)結構(gou)，預計有(you)(you)利于小(xiao)型有(you)(you)機化合(he)(he)物相對于大型有(you)(you)機化合(he)(he)物的(de)吸(xi)附。由于現有(you)(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)密度和尺寸與添(tian)加的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)相似，它們將在(zai)反沖(chong)洗(xi)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)完全(quan)混合(he)(he)，使新(xin)的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)分布(bu)在(zai)整個活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)過(guo)(guo)(guo)濾器(qi)中(zhong)。重要的(de)是，添(tian)加的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)密度與現有(you)(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)相匹(pi)配，并在(zai)整個過(guo)(guo)(guo)濾器(qi)中(zhong)均勻分布(bu)。否則，過(guo)(guo)(guo)濾介質會完全(quan)清洗(xi)，反洗(xi)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)可能會沖(chong)洗(xi)掉(diao)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。

　　改造(zao)后(hou)的(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過濾器中(zhong)活性炭(tan)去除(chu)有(you)機物級別的效率(lv)。誤差(cha)棒表示通過誤差(cha)傳播計算的標準誤差(cha)(N=4)。

　　提高活性炭過濾(lv)器中有機物的去除(chu)效率

　　所(suo)有(you)(you)(you)(you)光學活性(吸(xi)(xi)收/發熒(ying)光)有(you)(you)(you)(you)機(ji)物(wu)和(he)有(you)(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)整體去(qu)(qu)除效率(lv)如圖(tu)(tu)2所(suo)示(shi)。該圖(tu)(tu)上(shang)的(de)(de)(de)誤差(cha)(cha)條表示(shi)由誤差(cha)(cha)傳播方法計(ji)算的(de)(de)(de)標準(zhun)誤差(cha)(cha)，并且對(dui)(dui)于(yu)熒(ying)光測量而(er)言*小。圖(tu)(tu)2顯示(shi)，以有(you)(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)(tan)為代表的(de)(de)(de)寬有(you)(you)(you)(you)機(ji)池(chi)和(he)非熒(ying)光有(you)(you)(you)(you)機(ji)池(chi)UV與吸(xi)(xi)收分數相(xiang)比，本研(yan)究中(zhong)的(de)(de)(de)生物(wu)過濾(lv)器優先(xian)去(qu)(qu)除有(you)(you)(you)(you)機(ji)成分。相(xiang)對(dui)(dui)較低的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)(tan)去(qu)(qu)除表明大多(duo)數有(you)(you)(you)(you)機(ji)物(wu)池(chi)由非熒(ying)光部分組成，去(qu)(qu)除相(xiang)對(dui)(dui)較差(cha)(cha)。但活性炭(tan)補充后(hou)，包括有(you)(you)(you)(you)機(ji)碳(tan)(tan)在內的(de)(de)(de)所(suo)有(you)(you)(you)(you)三級(ji)去(qu)(qu)除都得到了改善，表明對(dui)(dui)有(you)(you)(you)(you)機(ji)物(wu)去(qu)(qu)除有(you)(you)(you)(you)積(ji)極(ji)的(de)(de)(de)整體影響。由于(yu)與新(xin)活性炭(tan)無關的(de)(de)(de)生物(wu)去(qu)(qu)除，增加的(de)(de)(de)去(qu)(qu)除*有(you)(you)(you)(you)可能歸因于(yu)對(dui)(dui)新(xin)活性炭(tan)過濾(lv)材料的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)。

　　活(huo)性炭更換的經濟(ji)方面

　　從經濟角度來(lai)看(kan)，添加一層活(huo)性炭比再生或(huo)更換(huan)一整(zheng)罐活(huo)性炭更經濟。雖然改(gai)造活(huo)性炭過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)有(you)(you)一定(ding)的(de)(de)(de)固定(ding)成(cheng)本(ben)(ben)（如管理和安裝時間、泵的(de)(de)(de)收集和安裝、生物(wu)測試），但大部分成(cheng)本(ben)(ben)與要(yao)更換(huan)的(de)(de)(de)活(huo)性炭數量(liang)成(cheng)正比，提取和分配泵的(de)(de)(de)時間、反洗時間、運輸和處置成(cheng)本(ben)(ben)）。生物(wu)活(huo)性炭系統(tong)的(de)(de)(de)運行成(cheng)本(ben)(ben)遠低于活(huo)性炭系統(tong)，估計(ji)節(jie)約2-3倍(bei)，使用壽命延長(chang)4-5倍(bei)。90%的(de)(de)(de)過(guo)濾(lv)(lv)介質保持在活(huo)性炭生物(wu)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)中(zhong)，因此在改(gai)善新活(huo)性炭吸附的(de)(de)(de)同時，生物(wu)降解(jie)繼續有(you)(you)助于去除有(you)(you)機物(wu)。