更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候變化(hua)，許多(duo)天(tian)然(ran)飲(yin)(yin)用水中的(de)(de)(de)天(tian)然(ran)有(you)機(ji)物增加。這些有(you)機(ji)物可(ke)以與氯結合形成致癌(ai)消毒副產(chan)物，促進(jin)水中細菌的(de)(de)(de)再(zai)生，產(chan)生顏(yan)色、味(wei)道和氣味(wei)，進(jin)一(yi)步(bu)影響(xiang)飲(yin)(yin)用水的(de)(de)(de)質(zhi)量。活性炭過濾是許多(duo)飲(yin)(yin)用水凈化(hua)設(she)施的(de)(de)(de)一(yi)步(bu)，可(ke)以提高分布式水質(zhi)的(de)(de)(de)穩定(ding)性。

　　更換活性炭，改(gai)善飲用(yong)水(shui)過濾

　　介(jie)(jie)紹的(de)(de)飲(yin)用水(shui)處理(li)廠有(you)(you)七(qi)個使用活(huo)性炭(tan)的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)，可以從上游上流式(shi)快速砂濾(lv)器(qi)接收過(guo)(guo)(guo)濾(lv)液。活(huo)性炭(tan)(圖1)來自(zi)兩(liang)個大廳的(de)(de)水(shui)從兩(liang)個相反的(de)(de)方向(xiang)進(jin)入七(qi)個過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)中的(de)(de)介(jie)(jie)質(zhi)由(you)三層組成。過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)每(mei)96小(xiao)時反洗一次(ci)飲(yin)用水(shui)廠的(de)(de)成品水(shui)，以清洗吸(xi)附(fu)的(de)(de)絮凝物(wu)，限制(zhi)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)上的(de)(de)生物(wu)生長(chang)。所(suo)(suo)有(you)(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)炭(tan)之前(qian)，所(suo)(suo)有(you)(you)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)都含有(you)(you)老化活(huo)性炭(tan)(>3年)。可以看(kan)出，假設每(mei)個過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)都是物(wu)理(li)和生物(wu)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)器(qi)，3年后(hou)活(huo)性炭(tan)幾乎沒有(you)(you)吸(xi)附(fu)能力，因此必(bi)須(xu)定期更換活(huo)性炭(tan)。

　　改(gai)進活性炭過(guo)濾系(xi)統

　　我(wo)們研究了(le)五種(zhong)活(huo)性炭過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)，其中(zhong)三種(zhong)在實(shi)驗(yan)過(guo)程中(zhong)進行了(le)改造(zao)(F4，F6和F7)兩者作為(wei)(wei)未改造(zao)的(de)對比。由于活(huo)性炭之前沒有采樣點(dian)，為(wei)(wei)計算進入每個過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)水(shui)量(liang)，建立了(le)一(yi)個數值模型。這表明A室向(xiang)(xiang)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)F1，F6和F7供水(shui)，而B室則(ze)向(xiang)(xiang)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)(qi)供水(shui)F3，F4和Rf5供水(shui)。參考濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)Rf主要(yao)從A室接收(shou)水(shui)(73%來自(zi)A室)。因此，將修(xiu)改的(de)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)F6和F7.參考濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)Rf2.比較修(xiu)改后的(de)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)F4.參考濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)Rf5(圖1)比較。

　　上流砂濾清器(qi)和活性炭(tan)平行下游濾清器(qi)的(de)示(shi)意圖(tu)。深(shen)灰色(se)框架(F4，F6和F7)是活性炭(tan)過(guo)濾系(xi)統(tong)過(guo)濾系(xi)統(tong)，淺灰色(se)框架(Rf2和Rf5)是未改造(zao)的(de)參考(kao)活性炭(tan)。有附加過(guo)濾器(qi)(F1和F3)。

　　在(zai)(zai)本研究的(de)(de)實驗(yan)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)修改(gai)如下：在(zai)(zai)改(gai)進的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)中(zhong)，10%的(de)(de)床高飽和活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)被新的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)取代(dai)，新的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)浸泡在(zai)(zai)清水(shui)中(zhong)24小(xiao)時，去除過(guo)(guo)濾介(jie)質中(zhong)的(de)(de)任何吸附空(kong)氣。改(gai)造過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，改(gai)造后的(de)(de)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)無法(fa)工作，水(shui)流(liu)增加到其他過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)。為避免在(zai)(zai)實驗(yan)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)破壞飲用水(shui)的(de)(de)整體(ti)供應，依次改(gai)造不同的(de)(de)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)。使(shi)用新活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)補充過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)大(da)約需要40小(xiao)時，包括(kuo)以下步驟：

1. 安裝液壓泵和噴射器(qi)，操作過濾器(qi)周圍的抽吸軟管(guan)，從過濾器(qi)上(shang)去(qu)除頂(ding)部(bu)活(huo)性炭漿(jiang)液。泵送時(shi)間與需要去(qu)除的活(huo)性炭質(zhi)量(liang)成(cheng)比例。

   
   

　　2.將浸泡(pao)過(guo)的新活(huo)性炭分配到舊過(guo)濾材(cai)料上。分配時間(jian)與需要更(geng)換的活(huo)性炭質量成(cheng)正比。

　　3.黑(hei)色碳(tan)粉和灰(hui)分(fen)通過反復沖洗過濾器(qi)從(cong)新(xin)活性炭中消除。**個過濾液通常被丟棄(qi)，因為高細(xi)顆(ke)粒。反洗時間(jian)與補充活性炭的質量(liang)成正比

　　在恢復使用(yong)過濾器之前，通常要檢查生物水(shui)質。

　　新型活性(xing)(xing)炭(tan)具有(you)微孔結構，預計(ji)有(you)利于小型有(you)機(ji)化(hua)合物(wu)(wu)相對于大型有(you)機(ji)化(hua)合物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)。由(you)于現有(you)活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)密度和尺寸與添加(jia)的(de)(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)相似，它們將(jiang)在反沖(chong)洗(xi)(xi)過(guo)程(cheng)中完全混合，使新的(de)(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)分(fen)布(bu)在整個活性(xing)(xing)炭(tan)過(guo)濾(lv)(lv)器中。重要(yao)的(de)(de)(de)(de)是(shi)，添加(jia)的(de)(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)密度與現有(you)活性(xing)(xing)炭(tan)相匹配，并在整個過(guo)濾(lv)(lv)器中均勻分(fen)布(bu)。否(fou)則，過(guo)濾(lv)(lv)介(jie)質會完全清洗(xi)(xi)，反洗(xi)(xi)過(guo)程(cheng)中可能會沖(chong)洗(xi)(xi)掉活性(xing)(xing)炭(tan)。

　　改造后的(de)(F6，F7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過濾器中活(huo)性炭(tan)去除有機物級別的(de)效(xiao)率。誤(wu)差棒表示通過誤(wu)差傳播計算的(de)標準(zhun)誤(wu)差(N=4)。

　　提高活(huo)性炭過濾器中有(you)機物(wu)的去除效率

　　所(suo)有(you)(you)光(guang)學(xue)活(huo)性(吸(xi)收/發熒(ying)光(guang))有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)和有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)整(zheng)(zheng)體去(qu)除(chu)效(xiao)率如圖(tu)(tu)2所(suo)示。該圖(tu)(tu)上的(de)(de)(de)(de)誤(wu)(wu)差(cha)(cha)條表(biao)(biao)(biao)示由誤(wu)(wu)差(cha)(cha)傳播方法計算的(de)(de)(de)(de)標準(zhun)誤(wu)(wu)差(cha)(cha)，并且對(dui)(dui)(dui)于熒(ying)光(guang)測量(liang)而言*小(xiao)。圖(tu)(tu)2顯(xian)示，以有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)為代表(biao)(biao)(biao)的(de)(de)(de)(de)寬有(you)(you)機(ji)(ji)池和非(fei)熒(ying)光(guang)有(you)(you)機(ji)(ji)池UV與(yu)吸(xi)收分數相(xiang)比，本研(yan)究中(zhong)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)過(guo)濾器(qi)優先去(qu)除(chu)有(you)(you)機(ji)(ji)成分。相(xiang)對(dui)(dui)(dui)較低的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)去(qu)除(chu)表(biao)(biao)(biao)明大多(duo)數有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)池由非(fei)熒(ying)光(guang)部分組成，去(qu)除(chu)相(xiang)對(dui)(dui)(dui)較差(cha)(cha)。但活(huo)性炭(tan)補充后(hou)，包(bao)括(kuo)有(you)(you)機(ji)(ji)碳(tan)在(zai)內(nei)的(de)(de)(de)(de)所(suo)有(you)(you)三(san)級去(qu)除(chu)都得(de)到了改善，表(biao)(biao)(biao)明對(dui)(dui)(dui)有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)去(qu)除(chu)有(you)(you)積極(ji)的(de)(de)(de)(de)整(zheng)(zheng)體影響。由于與(yu)新活(huo)性炭(tan)無關的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)去(qu)除(chu)，增加的(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)*有(you)(you)可能歸因于對(dui)(dui)(dui)新活(huo)性炭(tan)過(guo)濾材料(liao)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)。

　　活(huo)性(xing)炭(tan)更(geng)換的經濟方面

　　從經濟角(jiao)度來(lai)看，添加一層活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)比(bi)再(zai)生或更(geng)換(huan)一整罐活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)更(geng)經濟。雖然改造(zao)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過(guo)濾器有一定的(de)(de)(de)固定成(cheng)本（如管(guan)理和(he)安裝時間(jian)、泵的(de)(de)(de)收集和(he)安裝、生物(wu)測(ce)試），但(dan)大部分成(cheng)本與要更(geng)換(huan)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)數(shu)量成(cheng)正(zheng)比(bi)，提取和(he)分配泵的(de)(de)(de)時間(jian)、反洗時間(jian)、運(yun)輸和(he)處置(zhi)成(cheng)本）。生物(wu)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)系統的(de)(de)(de)運(yun)行成(cheng)本遠低于活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)系統，估計(ji)節約2-3倍，使用壽命延長4-5倍。90%的(de)(de)(de)過(guo)濾介質(zhi)保持在活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)生物(wu)過(guo)濾器中，因此在改善新(xin)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸附的(de)(de)(de)同時，生物(wu)降解繼(ji)續有助(zhu)于去除有機物(wu)。