更換飲用水廠活性炭

　　由于氣候變化，許多天然飲用水中的天然有機物增加。這些有機物可以與氯結(jié)合形成致癌消毒副產(chǎn)物，促進水中細菌的再生，產(chǎn)生顏色、味道和氣味，進一步影響飲用水的質(zhì)量。活性炭過濾是許多飲用水凈化設施的一步，可以提高分布式水質(zhì)的穩(wěn)定性。

　　更換活性炭，改善飲用水過濾

　　介紹的飲用水處理廠有七個使用活性炭的過濾器，可以從上游上流式快速砂濾器接收過濾液。活性炭(圖1)來自兩個大廳的水從兩個相反的方向進入七個過濾器。過濾器中的介質(zhì)由三層組成。過濾器每96小時反洗一次飲用水廠的成品水，以清洗吸附的絮凝物，限制過濾器上的生物生長。所有過濾器炭之前，所有過濾器都含有老化活性炭(>3年)。可以看出，假設每個過濾器都是物理和生物過濾器，3年后活性炭幾乎沒有吸附能力，因此必須定期更換活性炭。

　　改進活性炭過濾系統(tǒng)

　　我們研究了五種活性炭過濾器，其中三種在實驗過程中進行了改造(F4，F(xiàn)6和F7)兩者作為未改造的對比。由于活性炭之前沒有采樣點，為計算進入每個過濾器的水量，建立了一個數(shù)值模型。這表明A室向過濾器F1，F(xiàn)6和F7供水，而B室則向過濾器供水F3，F(xiàn)4和Rf5供水。參考濾波器Rf主要從A室接收水(73%來自A室)。因此，將修改的濾波器F6和F7.參考濾波器Rf2.比較修改后的濾波器F4.參考濾波器Rf5(圖1)比較。

　　上流砂濾清器和活性炭平行下游濾清器的示意圖。深灰色框架(F4，F(xiàn)6和F7)是活性炭過濾系統(tǒng)過濾系統(tǒng)，淺灰色框架(Rf2和Rf5)是未改造的參考活性炭。有附加過濾器(F1和F3)。

　　在本研究的實驗過程中，活性炭的修改如下：在改進的活性炭過濾器中，10%的床高飽和活性炭被新的活性炭取代，新的活性炭浸泡在清水中24小時，去除過濾介質(zhì)中的任何吸附空氣。改造過程中，改造后的過濾器無法工作，水流增加到其他過濾器。為避免在實驗過程中破壞飲用水的整體供應，依次改造不同的過濾器。使用新活性炭補充過濾器大約需要40小時，包括以下步驟：

1. 安裝液壓泵和噴射器，操作過濾器周圍的抽吸軟管，從過濾器上去除頂部活性炭漿液。泵送時間與需要去除的活性炭質(zhì)量成比例。

   
   

　　2.將浸泡過的新活性炭分配到舊過濾材料上。分配時間與需要更換的活性炭質(zhì)量成正比。

　　3.黑色碳粉和灰分通過反復沖洗過濾器從新活性炭中消除。**個過濾液通常被丟棄，因為高細顆粒。反洗時間與補充活性炭的質(zhì)量成正比

　　在恢復使用過濾器之前，通常要檢查生物水質(zhì)。

　　新型活性炭具有微孔結(jié)構(gòu)，預計有利于小型有機化合物相對于大型有機化合物的吸附。由于現(xiàn)有活性炭的密度和尺寸與添加的活性炭相似，它們將在反沖洗過程中完全混合，使新的活性炭分布在整個活性炭過濾器中。重要的是，添加的活性炭密度與現(xiàn)有活性炭相匹配，并在整個過濾器中均勻分布。否則，過濾介質(zhì)會完全清洗，反洗過程中可能會沖洗掉活性炭。

　　改造后的(F6，F(xiàn)7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過濾器中活性炭去除有機物級別的效率。誤差棒表示通過誤差傳播計算的標準誤差(N=4)。

　　提高活性炭過濾器中有機物的去除效率

　　所有光學活性(吸收/發(fā)熒光)有機物和有機碳的整體去除效率如圖2所示。該圖上的誤差條表示由誤差傳播方法計算的標準誤差，并且對于熒光測量而言*小。圖2顯示，以有機碳為代表的寬有機池和非熒光有機池UV與吸收分數(shù)相比，本研究中的生物過濾器優(yōu)先去除有機成分。相對較低的有機碳去除表明大多數(shù)有機物池由非熒光部分組成，去除相對較差。但活性炭補充后，包括有機碳在內(nèi)的所有三級去除都得到了改善，表明對有機物去除有積極的整體影響。由于與新活性炭無關的生物去除，增加的去除*有可能歸因于對新活性炭過濾材料的吸附。

　　活性炭更換的經(jīng)濟方面

　　從經(jīng)濟角度來看，添加一層活性炭比再生或更換一整罐活性炭更經(jīng)濟。雖然改造活性炭過濾器有一定的固定成本（如管理和安裝時間、泵的收集和安裝、生物測試），但大部分成本與要更換的活性炭數(shù)量成正比，提取和分配泵的時間、反洗時間、運輸和處置成本）。生物活性炭系統(tǒng)的運行成本遠低于活性炭系統(tǒng)，估計節(jié)約2-3倍，使用壽命延長4-5倍。90%的過濾介質(zhì)保持在活性炭生物過濾器中，因此在改善新活性炭吸附的同時，生物降解繼續(xù)有助于去除有機物。