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(jī)物增加。這些有機(jī)物可以與氯結(jié)合形成致癌消毒副產(chǎn)物,促進(jìn)水中細(xì)菌的再生,產(chǎn)生顏色、味道和氣味,進(jìn)一步影響飲用水的質(zhì)量?;钚蕴窟^濾是許多飲用水凈化設(shè)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(gè)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?;钚蕴?圖1)來自兩個(gè)大廳的水從兩個(gè)相反的方向進(jìn)入七個(gè)過濾器。過濾器中的介質(zhì)由三層組成。過濾器每96小時(shí)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)??梢钥闯?,假設(shè)每個(gè)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(jìn)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(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)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(diǎn),為計(jì)算進(jìn)入每個(gè)過濾器的水量,建立了一個(gè)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(shí)驗(yàn)過程中,活性炭的修改如下:在改進(jìn)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(shí),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(shí)驗(yàn)過程中破壞飲用水的整體供應(yīng),依次改造不同的過濾器。使用新活性炭補(bǔ)充過濾器大約需要40小時(shí),包括以下步驟:
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(shí)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(shí)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(fù)沖洗過濾器從新活性炭中消除。**個(gè)過濾液通常被丟棄,因?yàn)楦呒?xì)顆粒。反洗時(shí)間與補(bǔ)充活性炭的質(zhì)量成正比
在恢復(fù)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(yù)計(jì)有利于小型有機(jī)化合物相對于大型有機(jī)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(gè)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(gè)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(jī)物級別的效率。誤差棒表示通過誤差傳播計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)誤差(N=4)。
提高活性炭過濾器中有機(jī)物的去除效率
所有光學(xué)活性(吸收/發(fā)熒光)有機(jī)物和有機(jī)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(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)誤差,并且對于熒光測量而言*小。圖2顯示,以有機(jī)碳為代表的寬有機(jī)池和非熒光有機(jī)池UV與吸收分?jǐn)?shù)相比,本研究中的生物過濾器優(yōu)先去除有機(jī)成分。相對較低的有機(jī)碳去除表明大多數(shù)有機(jī)物池由非熒光部分組成,去除相對較差。但活性炭補(bǔ)充后,包括有機(jī)碳在內(nèi)的所有三級去除都得到了改善,表明對有機(jī)物去除有積極的整體影響。由于與新活性炭無關(guān)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(jì)方面
從經(jīng)濟(jì)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(jì)。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(shí)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(shí)間、反洗時(shí)間、運(yùn)輸和處置成本)。生物活性炭系統(tǒng)的運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于活性炭系統(tǒng),估計(jì)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(shí),生物降解繼續(xù)有助于去除有機(jī)物。
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