更換飲用水廠活性炭

　　由于(yu)氣(qi)候變(bian)化(hua)，許(xu)多天然(ran)飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)中的天然(ran)有機物增加。這些有機物可(ke)以與(yu)氯(lv)結(jie)合形成致癌消(xiao)毒(du)副產物，促進水(shui)(shui)(shui)中細(xi)菌的再生(sheng)，產生(sheng)顏色、味(wei)道和氣(qi)味(wei)，進一步(bu)(bu)影響飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)的質量。活性炭(tan)過濾是(shi)許(xu)多飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)設施的一步(bu)(bu)，可(ke)以提(ti)高分布式水(shui)(shui)(shui)質的穩(wen)定性。

　　更(geng)換活性炭，改善飲用(yong)水過濾(lv)

　　介紹(shao)的(de)(de)飲用(yong)水(shui)處理(li)廠有七個使用(yong)活(huo)(huo)性(xing)炭的(de)(de)過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)，可以從(cong)上游上流式快速砂濾(lv)器(qi)接(jie)收(shou)過(guo)(guo)濾(lv)液。活(huo)(huo)性(xing)炭(圖1)來(lai)自(zi)兩(liang)個大廳(ting)的(de)(de)水(shui)從(cong)兩(liang)個相反的(de)(de)方向進入七個過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)。過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)中的(de)(de)介質由三層組成。過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)每96小時反洗(xi)一次飲用(yong)水(shui)廠的(de)(de)成品水(shui)，以清洗(xi)吸附的(de)(de)絮凝物，限(xian)制過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)上的(de)(de)生物生長。所(suo)有過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)炭之前，所(suo)有過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)都含(han)有老化活(huo)(huo)性(xing)炭(>3年(nian)(nian))。可以看出，假(jia)設每個過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)都是(shi)物理(li)和生物過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)，3年(nian)(nian)后活(huo)(huo)性(xing)炭幾乎(hu)沒有吸附能力，因(yin)此必須定期更換活(huo)(huo)性(xing)炭。

　　改進活性炭(tan)過(guo)濾系(xi)統(tong)

　　我們研(yan)究了五種活性炭過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)，其中(zhong)三種在實驗(yan)過(guo)程中(zhong)進行了改(gai)造(zao)(F4，F6和(he)F7)兩者作為(wei)(wei)未(wei)改(gai)造(zao)的(de)對比(bi)。由于活性炭之前沒有(you)采樣點，為(wei)(wei)計算(suan)進入每個過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)的(de)水量，建立了一個數值(zhi)模(mo)型。這表明A室(shi)向過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)F1，F6和(he)F7供(gong)(gong)水，而B室(shi)則向過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)供(gong)(gong)水F3，F4和(he)Rf5供(gong)(gong)水。參考(kao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf主要(yao)從A室(shi)接收(shou)水(73%來(lai)自A室(shi))。因此，將修改(gai)的(de)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)F6和(he)F7.參考(kao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf2.比(bi)較修改(gai)后的(de)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)F4.參考(kao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)Rf5(圖(tu)1)比(bi)較。

　　上(shang)流砂濾(lv)(lv)(lv)清器和活性(xing)炭(tan)平(ping)行下游濾(lv)(lv)(lv)清器的示意圖。深灰色框(kuang)架(jia)(F4，F6和F7)是(shi)活性(xing)炭(tan)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)系(xi)統過(guo)濾(lv)(lv)(lv)系(xi)統，淺灰色框(kuang)架(jia)(Rf2和Rf5)是(shi)未改(gai)造的參考活性(xing)炭(tan)。有附加過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(F1和F3)。

　　在(zai)本研究(jiu)的(de)實驗過(guo)程中(zhong)，活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)修改(gai)如下：在(zai)改(gai)進的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)過(guo)濾器(qi)中(zhong)，10%的(de)床高飽和(he)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)被(bei)新(xin)的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)取代，新(xin)的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)浸泡在(zai)清水(shui)中(zhong)24小時，去除過(guo)濾介質中(zhong)的(de)任何吸附(fu)空(kong)氣(qi)。改(gai)造過(guo)程中(zhong)，改(gai)造后的(de)過(guo)濾器(qi)無法工作，水(shui)流增加到其他過(guo)濾器(qi)。為避(bi)免在(zai)實驗過(guo)程中(zhong)破壞飲用水(shui)的(de)整體供(gong)應，依次改(gai)造不同的(de)過(guo)濾器(qi)。使用新(xin)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)補充過(guo)濾器(qi)大約需(xu)要40小時，包(bao)括以下步驟：

1. 安裝液壓泵和噴射器，操(cao)作過(guo)濾器周圍的抽吸軟(ruan)管，從過(guo)濾器上去除頂部活(huo)性炭漿液。泵送時間與需要去除的活(huo)性炭質(zhi)量成比例(li)。

   
   

　　2.將浸泡過的新活(huo)性(xing)炭分(fen)配到舊過濾材料上。分(fen)配時間與需要更換(huan)的活(huo)性(xing)炭質量(liang)成(cheng)正比。

　　3.黑色(se)碳粉和灰分通過反(fan)復沖洗(xi)過濾(lv)器從(cong)新(xin)活性炭中消除。**個(ge)過濾(lv)液通常被丟棄，因為高細顆粒。反(fan)洗(xi)時(shi)間與補(bu)充活性炭的(de)質(zhi)量成正比

　　在恢復(fu)使(shi)用過濾器之前，通常要檢查生物水質。

　　新(xin)型(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)具(ju)有(you)(you)微孔結構，預計有(you)(you)利于小(xiao)型(xing)有(you)(you)機化(hua)合物相對(dui)于大(da)型(xing)有(you)(you)機化(hua)合物的(de)吸附。由于現有(you)(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)密度和尺寸與添加的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)相似，它(ta)們將在反(fan)沖洗(xi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中完(wan)全(quan)(quan)混合，使新(xin)的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)分布在整個活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾(lv)器中。重要的(de)是，添加的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)密度與現有(you)(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)相匹配(pei)，并在整個過(guo)(guo)濾(lv)器中均勻分布。否則，過(guo)(guo)濾(lv)介(jie)質會(hui)(hui)完(wan)全(quan)(quan)清洗(xi)，反(fan)洗(xi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中可能(neng)會(hui)(hui)沖洗(xi)掉活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)。

　　改造后(hou)的(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過濾(lv)器(qi)中(zhong)活性炭去(qu)除有機(ji)物級(ji)別的效率。誤(wu)差棒表示通過誤(wu)差傳播計算的標準誤(wu)差(N=4)。

　　提高(gao)活性炭過濾器中(zhong)有機物的(de)去除效(xiao)率

　　所(suo)有光(guang)(guang)學活(huo)性(吸(xi)收(shou)/發熒光(guang)(guang))有機(ji)物(wu)(wu)(wu)和有機(ji)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)整體(ti)去除(chu)效率如圖2所(suo)示(shi)(shi)。該圖上的(de)(de)(de)(de)誤差條表(biao)(biao)示(shi)(shi)由(you)誤差傳播方法計(ji)算的(de)(de)(de)(de)標準(zhun)誤差，并且對(dui)于(yu)熒光(guang)(guang)測量(liang)而言*小(xiao)。圖2顯示(shi)(shi)，以(yi)有機(ji)碳(tan)(tan)為代表(biao)(biao)的(de)(de)(de)(de)寬有機(ji)池(chi)和非(fei)(fei)熒光(guang)(guang)有機(ji)池(chi)UV與吸(xi)收(shou)分數相比，本研究中(zhong)的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)(wu)過濾器優先去除(chu)有機(ji)成分。相對(dui)較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)有機(ji)碳(tan)(tan)去除(chu)表(biao)(biao)明(ming)大多(duo)數有機(ji)物(wu)(wu)(wu)池(chi)由(you)非(fei)(fei)熒光(guang)(guang)部分組成，去除(chu)相對(dui)較(jiao)差。但活(huo)性炭(tan)補充后，包括有機(ji)碳(tan)(tan)在內的(de)(de)(de)(de)所(suo)有三級(ji)去除(chu)都(dou)得到了改(gai)善，表(biao)(biao)明(ming)對(dui)有機(ji)物(wu)(wu)(wu)去除(chu)有積(ji)極的(de)(de)(de)(de)整體(ti)影(ying)響。由(you)于(yu)與新(xin)活(huo)性炭(tan)無關的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)(wu)去除(chu)，增加的(de)(de)(de)(de)去除(chu)*有可(ke)能歸因于(yu)對(dui)新(xin)活(huo)性炭(tan)過濾材料的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附。

　　活性炭更換的經濟方(fang)面(mian)

　　從經濟(ji)角(jiao)度(du)來看(kan)，添加(jia)一(yi)層活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)比再生(sheng)或更(geng)換一(yi)整(zheng)罐(guan)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)更(geng)經濟(ji)。雖然改造(zao)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)過濾器有(you)一(yi)定(ding)的(de)固定(ding)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)（如管理和(he)(he)安(an)裝(zhuang)時(shi)(shi)間、泵的(de)收集(ji)和(he)(he)安(an)裝(zhuang)、生(sheng)物(wu)測試），但大(da)部分(fen)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)與要更(geng)換的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)數量成(cheng)(cheng)正比，提取和(he)(he)分(fen)配(pei)泵的(de)時(shi)(shi)間、反洗時(shi)(shi)間、運輸(shu)和(he)(he)處置成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)）。生(sheng)物(wu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)系統(tong)的(de)運行成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)遠低于活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)系統(tong)，估計節約2-3倍(bei)(bei)，使(shi)用(yong)壽命延長(chang)4-5倍(bei)(bei)。90%的(de)過濾介質(zhi)保持在活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)生(sheng)物(wu)過濾器中，因此在改善(shan)新活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸附的(de)同(tong)時(shi)(shi)，生(sheng)物(wu)降解繼續有(you)助(zhu)于去除有(you)機物(wu)。