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。活性炭過(guò)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(guò)濾

　　介紹的飲用水處理廠有七個(gè)使用活性炭的過(guò)濾器，可以從上游上流式快速砂濾器接收過(guò)濾液?；钚蕴?圖1)來(lái)自兩個(gè)大廳的水從兩個(gè)相反的方向進(jìn)入七個(gè)過(guò)濾器。過(guò)濾器中的介質(zhì)由三層組成。過(guò)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(guò)濾器上的生物生長(zhǎng)。所有過(guò)濾器炭之前，所有過(guò)濾器都含有老化活性炭(>3年)?？梢钥闯?，假設(shè)每個(gè)過(guò)濾器都是物理和生物過(guò)濾器，3年后活性炭幾乎沒(méi)有吸附能力，因此必須定期更換活性炭。

　　改進(jìn)活性炭過(guò)濾系統(tǒng)

　　我們研究了五種活性炭過(guò)濾器，其中三種在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行了改造(F4，F(xiàn)6和F7)兩者作為未改造的對(duì)比。由于活性炭之前沒(méi)有采樣點(diǎn)，為計(jì)算進(jìn)入每個(gè)過(guò)濾器的水量，建立了一個(gè)數(shù)值模型。這表明A室向過(guò)濾器F1，F(xiàn)6和F7供水，而B(niǎo)室則向過(guò)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(lái)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(guò)濾系統(tǒng)過(guò)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(guò)濾器(F1和F3)。

　　在本研究的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，活性炭的修改如下：在改進(jìn)的活性炭過(guò)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(guò)濾介質(zhì)中的任何吸附空氣。改造過(guò)程中，改造后的過(guò)濾器無(wú)法工作，水流增加到其他過(guò)濾器。為避免在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中破壞飲用水的整體供應(yīng)，依次改造不同的過(guò)濾器。使用新活性炭補(bǔ)充過(guò)濾器大約需要40小時(shí)，包括以下步驟：

1. 安裝液壓泵和噴射器，操作過(guò)濾器周圍的抽吸軟管，從過(guò)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(guò)的新活性炭分配到舊過(guò)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(guò)反復(fù)沖洗過(guò)濾器從新活性炭中消除。**個(gè)過(guò)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(guò)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(duì)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(guò)程中完全混合，使新的活性炭分布在整個(gè)活性炭過(guò)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(guò)濾器中均勻分布。否則，過(guò)濾介質(zhì)會(huì)完全清洗，反洗過(guò)程中可能會(huì)沖洗掉活性炭。

　　改造后的(F6，F(xiàn)7和F4)和參考(Rf2和Rf5)過(guò)濾器中活性炭去除有機(jī)物級(jí)別的效率。誤差棒表示通過(guò)誤差傳播計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)誤差(N=4)。

　　提高活性炭過(guò)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(duì)于熒光測(cè)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(guò)濾器優(yōu)先去除有機(jī)成分。相對(duì)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(duì)較差。但活性炭補(bǔ)充后，包括有機(jī)碳在內(nèi)的所有三級(jí)去除都得到了改善，表明對(duì)有機(jī)物去除有積極的整體影響。由于與新活性炭無(wú)關(guān)的生物去除，增加的去除*有可能歸因于對(duì)新活性炭過(guò)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(lái)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(guò)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(cè)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(zhǎng)4-5倍。90%的過(guò)濾介質(zhì)保持在活性炭生物過(guò)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。