更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候變化，許(xu)多天然(ran)飲(yin)(yin)用(yong)水中(zhong)的天然(ran)有機物增(zeng)加。這些有機物可以與氯結合形成(cheng)致癌消毒(du)副產物，促進(jin)水中(zhong)細(xi)菌(jun)的再生，產生顏(yan)色、味道和氣味，進(jin)一步(bu)影響飲(yin)(yin)用(yong)水的質(zhi)量。活性(xing)炭(tan)過濾是許(xu)多飲(yin)(yin)用(yong)水凈(jing)化設施的一步(bu)，可以提高分布(bu)式水質(zhi)的穩定性(xing)。

　　更換活性炭，改善飲用水過濾

　　介紹的(de)(de)飲(yin)用(yong)水處(chu)理(li)廠有(you)七個使用(yong)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)，可以(yi)從上游上流式快速(su)砂濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)接(jie)收過(guo)濾(lv)(lv)液。活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(圖(tu)1)來自兩(liang)(liang)個大廳的(de)(de)水從兩(liang)(liang)個相反的(de)(de)方向進入七個過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)。過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)介質由三層組成(cheng)。過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)每96小(xiao)時(shi)反洗(xi)一次(ci)飲(yin)用(yong)水廠的(de)(de)成(cheng)品水，以(yi)清洗(xi)吸(xi)附的(de)(de)絮凝物(wu)(wu)，限(xian)制過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)上的(de)(de)生物(wu)(wu)生長。所有(you)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)炭(tan)(tan)(tan)之前，所有(you)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)都(dou)含有(you)老(lao)化(hua)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(>3年)。可以(yi)看出，假設(she)每個過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)都(dou)是物(wu)(wu)理(li)和生物(wu)(wu)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)，3年后活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)幾乎(hu)沒(mei)有(you)吸(xi)附能力，因(yin)此必須(xu)定(ding)期更換(huan)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)。

　　改進活性(xing)炭過濾系統

　　我們研(yan)究(jiu)了(le)五(wu)種活性(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，其中(zhong)三種在實驗(yan)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)進行(xing)了(le)改(gai)(gai)造(zao)(F4，F6和(he)(he)F7)兩者(zhe)作為(wei)未(wei)改(gai)(gai)造(zao)的對比。由(you)于(yu)活性(xing)炭(tan)之前(qian)沒有采樣點，為(wei)計算(suan)進入每個(ge)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的水(shui)量，建立了(le)一(yi)個(ge)數值模型。這(zhe)表明(ming)A室向過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)F1，F6和(he)(he)F7供水(shui)，而B室則向過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)供水(shui)F3，F4和(he)(he)Rf5供水(shui)。參(can)考濾(lv)(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)Rf主(zhu)要從(cong)A室接收水(shui)(73%來自A室)。因此，將修改(gai)(gai)的濾(lv)(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)F6和(he)(he)F7.參(can)考濾(lv)(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)Rf2.比較修改(gai)(gai)后的濾(lv)(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)F4.參(can)考濾(lv)(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)Rf5(圖(tu)1)比較。

　　上流(liu)砂濾(lv)清器(qi)和(he)(he)活(huo)性(xing)炭平行下(xia)游濾(lv)清器(qi)的示(shi)意(yi)圖。深(shen)灰(hui)色(se)框架(jia)(F4，F6和(he)(he)F7)是活(huo)性(xing)炭過濾(lv)系統(tong)過濾(lv)系統(tong)，淺灰(hui)色(se)框架(jia)(Rf2和(he)(he)Rf5)是未(wei)改造的參考活(huo)性(xing)炭。有附加過濾(lv)器(qi)(F1和(he)(he)F3)。

　　在本研究的(de)(de)實驗(yan)(yan)過程中(zhong)，活(huo)性炭的(de)(de)修改(gai)如下：在改(gai)進的(de)(de)活(huo)性炭過濾(lv)器(qi)中(zhong)，10%的(de)(de)床(chuang)高飽和活(huo)性炭被新的(de)(de)活(huo)性炭取代，新的(de)(de)活(huo)性炭浸(jin)泡(pao)在清(qing)水(shui)中(zhong)24小(xiao)時(shi)(shi)，去除過濾(lv)介質中(zhong)的(de)(de)任何吸附空氣。改(gai)造(zao)過程中(zhong)，改(gai)造(zao)后的(de)(de)過濾(lv)器(qi)無法工作，水(shui)流增加到其他過濾(lv)器(qi)。為避(bi)免在實驗(yan)(yan)過程中(zhong)破壞飲(yin)用水(shui)的(de)(de)整體供應，依次改(gai)造(zao)不同的(de)(de)過濾(lv)器(qi)。使用新活(huo)性炭補充過濾(lv)器(qi)大(da)約需要40小(xiao)時(shi)(shi)，包括以下步驟(zou)：

1. 安裝液壓泵和噴射器(qi)，操作過(guo)濾(lv)器(qi)周圍的抽吸軟管，從過(guo)濾(lv)器(qi)上去(qu)除頂部活(huo)性炭(tan)漿液。泵送時間(jian)與需(xu)要(yao)去(qu)除的活(huo)性炭(tan)質量成比例。

   
   

　　2.將浸泡(pao)過的新活性炭分(fen)配到舊過濾材料(liao)上。分(fen)配時間與(yu)需要(yao)更換的活性炭質量成正比。

　　3.黑(hei)色(se)碳粉(fen)和灰分通過反(fan)復沖洗過濾(lv)器從新活性炭(tan)中消除(chu)。**個過濾(lv)液通常被丟棄，因為高細(xi)顆粒。反(fan)洗時(shi)間與補充(chong)活性炭(tan)的質量(liang)成正比(bi)

　　在恢復使(shi)用過濾器之前，通常要檢查生(sheng)物水質。

　　新型(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)具有(you)(you)(you)微孔(kong)結構(gou)，預計有(you)(you)(you)利于(yu)小型(xing)(xing)有(you)(you)(you)機化合物(wu)相對于(yu)大型(xing)(xing)有(you)(you)(you)機化合物(wu)的(de)(de)吸附。由(you)于(yu)現有(you)(you)(you)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)密度(du)和(he)尺(chi)寸與添加的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)相似，它們將在反沖(chong)洗過程中完(wan)全混(hun)合，使(shi)新的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)分布(bu)在整(zheng)個活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過濾(lv)器(qi)中。重要(yao)的(de)(de)是，添加的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)密度(du)與現有(you)(you)(you)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)相匹(pi)配，并在整(zheng)個過濾(lv)器(qi)中均勻分布(bu)。否則，過濾(lv)介質會(hui)完(wan)全清洗，反洗過程中可(ke)能(neng)會(hui)沖(chong)洗掉活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。

　　改造(zao)后(hou)的(de)(F6，F7和F4)和參考(kao)(Rf2和Rf5)過濾器中活性(xing)炭去除有機物級別的(de)效率。誤差(cha)棒表示通過誤差(cha)傳播計算的(de)標準誤差(cha)(N=4)。

　　提高活性炭過濾器中有機物的去除效率(lv)

　　所(suo)(suo)有(you)(you)光(guang)(guang)(guang)學活(huo)性(吸(xi)收(shou)/發熒(ying)(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang))有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)物和有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)碳的(de)(de)整體(ti)去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)效率如圖2所(suo)(suo)示(shi)。該(gai)圖上的(de)(de)誤差(cha)條表(biao)(biao)示(shi)由誤差(cha)傳播方(fang)法計算的(de)(de)標準誤差(cha)，并(bing)且對(dui)(dui)于(yu)熒(ying)(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)測量(liang)而言*小(xiao)。圖2顯示(shi)，以(yi)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)碳為代表(biao)(biao)的(de)(de)寬有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)池(chi)和非(fei)熒(ying)(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)池(chi)UV與(yu)吸(xi)收(shou)分數相(xiang)(xiang)比，本(ben)研究(jiu)中的(de)(de)生物過(guo)濾器(qi)優先去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)成分。相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)較低(di)的(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)碳去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)表(biao)(biao)明大多數有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)物池(chi)由非(fei)熒(ying)(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)部分組成，去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)較差(cha)。但活(huo)性炭補充后，包括有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)碳在內的(de)(de)所(suo)(suo)有(you)(you)三級去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)都(dou)得到了改善，表(biao)(biao)明對(dui)(dui)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)物去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)有(you)(you)積(ji)極的(de)(de)整體(ti)影響(xiang)。由于(yu)與(yu)新(xin)活(huo)性炭無關的(de)(de)生物去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)，增加的(de)(de)去(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)*有(you)(you)可能歸因于(yu)對(dui)(dui)新(xin)活(huo)性炭過(guo)濾材料的(de)(de)吸(xi)附。

　　活性炭更換的經濟(ji)方面

　　從經濟角(jiao)度來看，添加一(yi)層活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)比(bi)再(zai)生(sheng)或更換一(yi)整罐活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)更經濟。雖然改(gai)造活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)過濾(lv)器有(you)一(yi)定的(de)(de)固定成(cheng)本（如管理和(he)安裝時(shi)間、泵的(de)(de)收集和(he)安裝、生(sheng)物(wu)(wu)測試），但(dan)大部分成(cheng)本與要(yao)更換的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)數量成(cheng)正比(bi)，提(ti)取和(he)分配泵的(de)(de)時(shi)間、反洗時(shi)間、運輸和(he)處置成(cheng)本）。生(sheng)物(wu)(wu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)系統的(de)(de)運行成(cheng)本遠低于活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)系統，估計節約2-3倍，使用壽命(ming)延(yan)長(chang)4-5倍。90%的(de)(de)過濾(lv)介質保持在活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)生(sheng)物(wu)(wu)過濾(lv)器中，因此在改(gai)善新活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸附的(de)(de)同時(shi)，生(sheng)物(wu)(wu)降解繼(ji)續有(you)助于去除(chu)有(you)機物(wu)(wu)。