UV AOP與顆?;钚蕴刻幚砦廴疚锏膮^(qū)別
2023-02-17,星期五
提供安全的飲用水所面臨的挑戰(zhàn)越來越大。雖然對(duì)飲用水中的細(xì)菌、原生動(dòng)物和病毒進(jìn)行消毒的方法已經(jīng)很成熟,但是在飲用水中檢測(cè)到的某些令人擔(dān)憂的化學(xué)污染物已經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)的水處理方法提出了挑戰(zhàn),其中許多污染物可能影響公眾健康。
以1,4二噁烷為例,它是一種穩(wěn)定化合物,由于過去工業(yè)領(lǐng)域的不當(dāng)處理,造成在地下含水層中經(jīng)常能檢測(cè)到這種污染物。雖然1,4二噁烷通常在空氣中存在的時(shí)間很短,但由于其在水中的高穩(wěn)定性,使其難以從受污染的地下水中去除。最終,1,4二噁烷被認(rèn)為會(huì)形成大量的羽流污染,可以通過地下水含水層遷移,并有可能在取井中富集。
1,4二噁烷對(duì)健康的影響及相應(yīng)法規(guī)
美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(United States Environmental Protection Agency) 將1,4二噁烷列為潛在的人類致癌物,其在飲用水中的濃度為0.35μg/L,代表著百萬(wàn)分之一的致癌風(fēng)險(xiǎn)水平。目前聯(lián)邦政府還沒有規(guī)定飲用水中1,4二噁烷的最高污染物水平(MCL),但密歇根州等幾個(gè)州已經(jīng)制定了自己的指導(dǎo)和報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)。紐約州和新罕布什爾州是美國(guó)兩個(gè)正在制定1,4二噁烷管制限制的州。
用活性炭過濾器處理1,4二噁烷
顆?;钚蕴?GAC)是在高溫和氧化作用下制成的表面多孔性顆粒。這些孔增加了碳的表面積,為污染物的吸附提供了容留空間。通過GAC吸附可以有效去除水中的許多污染物。然而,1,4二噁烷在水中的高溶性抑制了吸附,顯著降低了GAC過濾器的有效性。與其他污染物相比,1,4二噁烷穿透GAC過濾器的速度更快,從而導(dǎo)致更頻繁地更換過濾器的介質(zhì)。
用紫外技術(shù)處理1,4二惡烷
利用紫外線(UV)高級(jí)氧化工藝(UV AOP)去除污染物并不像GAC那樣只是從水中轉(zhuǎn)移污染物。相反,紫外線單獨(dú)或與氧化劑結(jié)合會(huì)破壞化學(xué)鍵,從而消解水中的化學(xué)污染物。
當(dāng)紫外光照射入水中時(shí),它可以被目標(biāo)污染物直接吸收,也可以與某些氧化劑相互作用,產(chǎn)生強(qiáng)大的自由基,這些自由基可以迅速與可氧化污染物相互作用并分解,包括但不限于1,4二噁烷。UV AOP也可以同時(shí)處理多種污染物。例如,一個(gè)處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的工廠,如三氯乙烯(TCE)或四氯乙烯(PCE),除了去除這些污染物,同時(shí)也可去除1,4二噁烷。
UV AOP是否可以增加到GAC處理工藝中,來處理那些難以處理的污染物,如1,4二噁烷?
是的。如果最終在GAC出水中檢測(cè)到1,4二噁烷,那么設(shè)計(jì)用于去除VOCs(如TCE或PCE)的GAC過濾器的處理廠需要考慮納入U(xiǎn)V AOP工藝。由于UV AOP是一個(gè)化學(xué)分解過程,沒有過濾器吸附飽和或污染物穿透濾層的問題。UV AOP產(chǎn)生的氧化自由基很容易與即使是很小分子量的污染物如1,4二噁烷發(fā)生反應(yīng),并將其降解為無(wú)害的成分。
氧化劑淬滅在UV AOP中的重要性
一些用于UV AOP的氧化劑,如過氧化氫,不會(huì)被紫外線完全轉(zhuǎn)化成自由基,任何未轉(zhuǎn)化的氧化劑通常需要在進(jìn)入配水系統(tǒng)前從處理過的水中除去。這種去除殘余氧化劑的過程稱為“淬滅”。
GAC是一種推薦選擇的淬滅工藝,以降解殘留的氧化劑。這是通過GAC介質(zhì)表面的自然催化活性來完成的。GAC也被證明與一些氧化劑反應(yīng)產(chǎn)生更多的氧化自由基,這也可以促進(jìn)淬滅。由于這些機(jī)制,與直接吸附1,4二噁烷或其他污染物的過濾器相比,用于氧化劑淬滅的GAC過濾器通常更有效,需要更小的空床接觸時(shí)間(EBCT)。此外,由于微生物在GAC上自然生物生長(zhǎng)而轉(zhuǎn)化為生物活性炭(BAC),生物催化活性增強(qiáng)了氧化劑的猝滅,從而延長(zhǎng)了GAC的使用壽命。
現(xiàn)有的GAC過濾器能否用于氧化劑淬滅
是的。鼓勵(lì)整合用于直接吸附污染物的現(xiàn)有GAC設(shè)施重新使用在UV AOP處理后,將其用于氧化劑淬滅。這一改造過程將化學(xué)污染物的主要處理分配給UV高級(jí)氧化系統(tǒng),GAC作用轉(zhuǎn)化為工作強(qiáng)度更低的氧化劑淬滅功能。在不改變現(xiàn)有過濾器的尺寸或床體體積的情況下,可以方便地對(duì)GAC進(jìn)行再利用,當(dāng)這個(gè)過程完成后,再利用的GAC過濾器只需要較少的介質(zhì)替換。
案例分享
位于特拉華州的llangolen井區(qū)由Artesian Resources管理,最大處理能力為220萬(wàn)加侖/天。化學(xué)污染物包括二(2-氯乙基)醚(BCEE),其在2000年被發(fā)現(xiàn),最初通過安裝GAC過濾器減輕污染。到2013年,井區(qū)也發(fā)現(xiàn)了1,4二噁烷。為了處理井區(qū)的水,每年需要對(duì)三條管線上的兩個(gè)GAC過濾器更換介質(zhì),總運(yùn)營(yíng)成本為每年36萬(wàn)美元。
在蘭戈倫井區(qū)增設(shè)了紫外AOP系統(tǒng),作為一種處理1,4二噁烷和BCEE的方法,現(xiàn)有的GAC過濾器在紫外AOP系統(tǒng)后并重新用于淬滅殘余的作為氧化劑的過氧化氫。自2014年10月站點(diǎn)調(diào)試以來,UV AOP系統(tǒng)一直將1,4二噁烷濃度保持在預(yù)期限度以下,每年維護(hù)GAC過濾器的成本減少了30萬(wàn)美元以上。
關(guān)于特潔安
TrojanUV,Aquafine和VIQUA同屬于Trojan特潔安技術(shù)公司。特潔安致力于紫外線技術(shù)在水消毒及深度氧化處理領(lǐng)域的創(chuàng)新和推廣工作,包括市政污水、地下污水處理、再生水回用、南水北調(diào)水源、黃河水源、地下水水源等自來水以及自來水的嗅味及微污染物處理。