更換飲用水廠活性炭

　　由于氣(qi)候變(bian)化(hua)，許多天(tian)然(ran)飲用(yong)水(shui)中(zhong)的天(tian)然(ran)有機(ji)物(wu)增加。這些有機(ji)物(wu)可以與(yu)氯結(jie)合形成致(zhi)癌消毒副產(chan)物(wu)，促(cu)進(jin)水(shui)中(zhong)細菌的再(zai)生，產(chan)生顏色、味(wei)道和氣(qi)味(wei)，進(jin)一步(bu)影響(xiang)飲用(yong)水(shui)的質量。活性炭過濾是許多飲用(yong)水(shui)凈(jing)化(hua)設施(shi)的一步(bu)，可以提(ti)高(gao)分布式(shi)水(shui)質的穩定性。

　　更(geng)換(huan)活性炭，改善(shan)飲用水過濾(lv)

　　介紹的飲(yin)用(yong)水(shui)處理廠(chang)(chang)有(you)七(qi)個使用(yong)活性炭的過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)，可以從上(shang)(shang)游(you)上(shang)(shang)流(liu)式(shi)快速砂(sha)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)接收過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)液(ye)。活性炭(圖1)來自兩(liang)個大廳(ting)的水(shui)從兩(liang)個相(xiang)反的方(fang)向進入七(qi)個過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)中(zhong)的介質由三層組成。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)每(mei)96小時(shi)反洗一次(ci)飲(yin)用(yong)水(shui)廠(chang)(chang)的成品水(shui)，以清洗吸(xi)附的絮凝物，限制過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)上(shang)(shang)的生(sheng)物生(sheng)長。所(suo)有(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)炭之前，所(suo)有(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)都含有(you)老化活性炭(>3年)。可以看出(chu)，假設每(mei)個過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)都是物理和生(sheng)物過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)，3年后(hou)活性炭幾乎沒有(you)吸(xi)附能(neng)力，因此必(bi)須定期更換活性炭。

　　改(gai)進(jin)活性炭過濾(lv)系(xi)統

　　我們研究了五種活性炭過(guo)濾器(qi)，其中(zhong)三種在實驗過(guo)程中(zhong)進(jin)行了改造(zao)(F4，F6和(he)F7)兩者作為未改造(zao)的對比(bi)。由于活性炭之(zhi)前沒有采樣(yang)點，為計算進(jin)入每個過(guo)濾器(qi)的水(shui)量，建立了一個數值模(mo)型。這(zhe)表明(ming)A室向過(guo)濾器(qi)F1，F6和(he)F7供水(shui)，而B室則向過(guo)濾器(qi)供水(shui)F3，F4和(he)Rf5供水(shui)。參考(kao)(kao)濾波器(qi)Rf主要從(cong)A室接收水(shui)(73%來自A室)。因(yin)此，將修改的濾波器(qi)F6和(he)F7.參考(kao)(kao)濾波器(qi)Rf2.比(bi)較修改后的濾波器(qi)F4.參考(kao)(kao)濾波器(qi)Rf5(圖1)比(bi)較。

　　上流砂濾清器(qi)和(he)(he)(he)活(huo)性炭平行(xing)下游濾清器(qi)的示意(yi)圖(tu)。深灰色框架(jia)(F4，F6和(he)(he)(he)F7)是活(huo)性炭過(guo)濾系(xi)統過(guo)濾系(xi)統，淺灰色框架(jia)(Rf2和(he)(he)(he)Rf5)是未(wei)改造(zao)的參考活(huo)性炭。有附加過(guo)濾器(qi)(F1和(he)(he)(he)F3)。

　　在(zai)本(ben)研究的(de)(de)實驗過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)修改(gai)如下(xia)：在(zai)改(gai)進的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)，10%的(de)(de)床高飽(bao)和(he)活(huo)性(xing)(xing)炭被新(xin)的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭取代，新(xin)的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭浸(jin)泡在(zai)清(qing)水(shui)中(zhong)24小時(shi)(shi)，去除過(guo)(guo)(guo)濾(lv)介質中(zhong)的(de)(de)任何吸附空氣。改(gai)造過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，改(gai)造后的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)無法工作，水(shui)流增(zeng)加到其他過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)。為避(bi)免在(zai)實驗過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)破壞飲(yin)用水(shui)的(de)(de)整體供應(ying)，依(yi)次改(gai)造不同的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)。使用新(xin)活(huo)性(xing)(xing)炭補充過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)(qi)(qi)大約需要40小時(shi)(shi)，包(bao)括以下(xia)步(bu)驟：

1. 安裝(zhuang)液(ye)壓泵(beng)和(he)噴射器(qi)，操作(zuo)過(guo)濾(lv)器(qi)周圍的抽吸軟管，從過(guo)濾(lv)器(qi)上去(qu)(qu)除(chu)頂(ding)部活(huo)性(xing)炭漿液(ye)。泵(beng)送時間與(yu)需要去(qu)(qu)除(chu)的活(huo)性(xing)炭質量成比例。

   
   

　　2.將浸泡過(guo)的(de)新活性(xing)炭分(fen)配到舊(jiu)過(guo)濾材(cai)料上(shang)。分(fen)配時間與需要更(geng)換的(de)活性(xing)炭質量成(cheng)正比。

　　3.黑色碳粉和灰分通過(guo)反復沖洗(xi)(xi)過(guo)濾器從新活(huo)性(xing)炭中消除。**個(ge)過(guo)濾液(ye)通常被丟棄(qi)，因為高細顆粒。反洗(xi)(xi)時間與補充活(huo)性(xing)炭的質量(liang)成正比(bi)

　　在恢復使用過濾器之前，通常要檢查生物水(shui)質。

　　新(xin)型活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)具有(you)(you)(you)(you)微孔結構，預計有(you)(you)(you)(you)利于(yu)小型有(you)(you)(you)(you)機化合物相對(dui)于(yu)大型有(you)(you)(you)(you)機化合物的(de)吸附。由于(yu)現有(you)(you)(you)(you)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)的(de)密度(du)和(he)尺寸與添加(jia)的(de)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)相似，它們將在(zai)(zai)反沖洗過(guo)程中完全混合，使新(xin)的(de)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)分布在(zai)(zai)整個活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)過(guo)濾器中。重要的(de)是，添加(jia)的(de)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)密度(du)與現有(you)(you)(you)(you)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)相匹(pi)配(pei)，并在(zai)(zai)整個過(guo)濾器中均(jun)勻分布。否(fou)則，過(guo)濾介(jie)質(zhi)會完全清(qing)洗，反洗過(guo)程中可能會沖洗掉活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)。

　　改造后的(de)(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過(guo)濾(lv)器中(zhong)活性(xing)炭(tan)去(qu)除(chu)有(you)機物級別(bie)的(de)效率。誤(wu)差棒表示通(tong)過(guo)誤(wu)差傳播計算的(de)標(biao)準誤(wu)差(N=4)。

　　提高活性炭過濾器中有機物(wu)的去(qu)除效率

　　所(suo)有(you)(you)(you)光(guang)學活(huo)(huo)(huo)性(xing)(吸(xi)(xi)收/發熒(ying)(ying)光(guang))有(you)(you)(you)機物(wu)和(he)(he)有(you)(you)(you)機碳(tan)的(de)整體去(qu)(qu)除(chu)效率如圖2所(suo)示。該(gai)圖上(shang)的(de)誤差(cha)條(tiao)表示由(you)誤差(cha)傳播方法(fa)計算的(de)標準誤差(cha)，并且對(dui)(dui)于熒(ying)(ying)光(guang)測(ce)量而言*小。圖2顯示，以有(you)(you)(you)機碳(tan)為代表的(de)寬有(you)(you)(you)機池和(he)(he)非(fei)熒(ying)(ying)光(guang)有(you)(you)(you)機池UV與吸(xi)(xi)收分數(shu)相(xiang)比，本研究(jiu)中的(de)生物(wu)過濾器優先去(qu)(qu)除(chu)有(you)(you)(you)機成分。相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)低的(de)有(you)(you)(you)機碳(tan)去(qu)(qu)除(chu)表明(ming)大多(duo)數(shu)有(you)(you)(you)機物(wu)池由(you)非(fei)熒(ying)(ying)光(guang)部分組成，去(qu)(qu)除(chu)相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)差(cha)。但活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)補充后，包括有(you)(you)(you)機碳(tan)在內的(de)所(suo)有(you)(you)(you)三(san)級去(qu)(qu)除(chu)都(dou)得(de)到了改善，表明(ming)對(dui)(dui)有(you)(you)(you)機物(wu)去(qu)(qu)除(chu)有(you)(you)(you)積極(ji)的(de)整體影響。由(you)于與新活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)無關的(de)生物(wu)去(qu)(qu)除(chu)，增加(jia)的(de)去(qu)(qu)除(chu)*有(you)(you)(you)可(ke)能歸因于對(dui)(dui)新活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)過濾材料(liao)的(de)吸(xi)(xi)附。

　　活(huo)性炭更換的經濟(ji)方面

　　從經濟角(jiao)度來看，添(tian)加一(yi)層活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)比再生(sheng)(sheng)或更換(huan)一(yi)整罐活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)更經濟。雖然改(gai)造活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)過(guo)(guo)濾器有(you)一(yi)定(ding)的(de)固定(ding)成(cheng)本（如管理(li)和(he)安(an)(an)裝時間(jian)、泵的(de)收集和(he)安(an)(an)裝、生(sheng)(sheng)物測試），但大部分成(cheng)本與要更換(huan)的(de)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)數量成(cheng)正比，提取和(he)分配泵的(de)時間(jian)、反洗時間(jian)、運(yun)輸和(he)處(chu)置成(cheng)本）。生(sheng)(sheng)物活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)系統(tong)的(de)運(yun)行(xing)成(cheng)本遠低(di)于(yu)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)系統(tong)，估計節約2-3倍，使用壽命延長4-5倍。90%的(de)過(guo)(guo)濾介(jie)質保持在活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)生(sheng)(sheng)物過(guo)(guo)濾器中，因(yin)此在改(gai)善新(xin)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)吸附的(de)同時，生(sheng)(sheng)物降解繼續有(you)助(zhu)于(yu)去除有(you)機物。