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ZL大型管道式紫外
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去除NDMA的工藝創(chuàng)新 及工程實(shí)踐(二)
本 文 延 續(xù) 上 篇 對(duì) ND MA 處 理 技 術(shù) 的 論 述 脈 絡(luò) , 在 闡 述 了 紫 外 線 光 解 與 高 級(jí) 氧 化 工 藝 之 后 , 將重點(diǎn)剖析紫外高級(jí)還原法的反應(yīng)機(jī)理與實(shí)際效能 , 并結(jié)合某自來水廠的案例 , 詳 述其具體應(yīng)用。
01 紫外高級(jí)還原工藝( UV-ARPs)
解決ND MA問題的新興技術(shù)
利用UV激發(fā)還原性物質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)還原性自由基 , 通過還原路徑降解ND MA , 是一種極具 潛 力 的 新 興 技 術(shù) 。 其 原 理 是 利 用 UV 與 亞 硫 酸 鹽 等 還 原 性 物 質(zhì) 發(fā) 生 光 化 學(xué) 反 應(yīng) , 例 如 UV 光 解 亞 硫 酸 根 離 子 ( SO 3 2- ) 可 生 成 水 合 電 子 ( eaq- ) 。 水 合 電 子 是 一 種 強(qiáng) 還 原 劑 , 能攻擊ND MA的N-NO鍵 , 使其發(fā)生還原裂解。

該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于反應(yīng)高選擇性和高效率 。 水合電子對(duì)含硝基 、 亞硝基化合物具有很 高 的 反 應(yīng) 活 性 , 對(duì) ND MA 的 降 解 速 率 常 數(shù) 高 于 ·OH , 并 且 在 特 定 條 件 下 量 子 產(chǎn) 率 更 高 , 且反應(yīng)不受溶解氧濃度影響。
02 市政自來水廠
紫外線相關(guān)技術(shù)工藝設(shè)計(jì)與工程化應(yīng)用
針對(duì)具體自來水廠的ND MA問題 , 工藝路線選擇應(yīng)遵循以下流程:
? 水質(zhì)診斷
分 析 進(jìn) 水 ND MA 濃 度 、 UV 透 光 率 ( UV T254) 、 ND MA 前 體 物 潛 力 , 以 及 是 否 存 在 其他共存微污染物。
? 目標(biāo)確定
明確需要達(dá)到的ND MA去除率 (如1-2-log去除) 和出水濃度限值。
? 技術(shù)比選:
若 UV T > 90% , 且 ND MA 為 主 要 目 標(biāo) 污 染 物 , 優(yōu) 先 推 薦 MP UV 直 接 光 解 , 經(jīng) 濟(jì) 性 最 佳;
若 UV T < 85% , 且 需 同 時(shí) 去 除 多 種 污 染 物 (如 藥 物 、 內(nèi) 分 泌 干 擾 物 ) , 推 薦 采 用 UV/ H ? O ?高級(jí)氧化工藝;
若 對(duì) 運(yùn) 行 成 本 敏 感 , 且 水 質(zhì) 條 件 適 合 , 可 評(píng) 估 UV/ 亞 硫 酸 鹽 高 級(jí) 還 原 工 藝 的 技 術(shù) 經(jīng) 濟(jì) 可行性;
對(duì)于超高濃度ND MA或極端復(fù)雜水質(zhì) , 可考慮光解與氧化/還原的復(fù)合工藝。

安 力 斯 拉 薩 項(xiàng) 目
? 核心設(shè)計(jì)參數(shù)
無論采用哪種工藝 , 紫外劑量都是設(shè)計(jì)的核心 。 劑量是輻照度與暴露時(shí)間的乘積 ( mJ/ cm2 ) 。 設(shè) 計(jì) 時(shí) 需 通 過 準(zhǔn) 平 行 光 束 實(shí) 驗(yàn) , 測(cè) 定 達(dá) 到 目 標(biāo) 去 除 率 所 需 的 有 效 劑 量 ( RED) , 包 括 光 解 、 氧 化 和 還 原 過 程 。 同 時(shí) 要 考 慮 紫 外 燈 老 化 和 石 英 套 管 結(jié) 垢 的 修 正因子 , 合理配置功率 。 對(duì)于低UV T水體 , 還需配備自動(dòng)清洗裝置。
? 水力學(xué)效率因子
通 過 CFD 模 擬 或 跟 蹤 實(shí) 驗(yàn) 確 定 , 確 保 反 應(yīng) 器 內(nèi) 無 短 路 或 死 區(qū) , 使 所 有 水 流 單 元 均 勻 接 受UV輻射。
03 案例分析與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

某 大 型 飲 用 水 廠 的 ND MA 控 制 項(xiàng) 目 采 用 氯 胺 消 毒 , 出 水 中 檢 測(cè) 到 ND MA (約 20 ng/L ) 超標(biāo)。
紫 外 線 解 決 方 案 是 在 現(xiàn) 有 工 藝 流 程 后 增 設(shè) MP UV 直 接 光 解 系 統(tǒng) 。 水 廠 設(shè) 計(jì) 流 量 為 10 , 000 m3/d , 目標(biāo)是將ND MA從20 ng/L降至低于5 ng/L (約需1 . 5-log去除) 。 經(jīng)中試驗(yàn)證 , 所需RED為650 mJ/ cm 2。
系 統(tǒng) 投 運(yùn) 后 , 出 水 ND MA 穩(wěn) 定 在 2-4 ng/L , 完 全 達(dá) 標(biāo) 。 噸 水 能 耗 增 加 約 0 . 05-0 . 08 kWh/ m 3 。 與 活 性 炭 吸 附 、 反 滲 透 等 替 代 方 案 相 比 , UV 技 術(shù) 具 有 占 地 面 積 小 、 無 固 體 廢物產(chǎn)生 、 運(yùn)行管理簡(jiǎn)便 、 單位處理成本較低等綜合優(yōu)勢(shì)。

04 結(jié)論與展望
紫 外 線 技 術(shù) , 尤 其 是 基 于 中 壓 紫 外 線 的 直 接 光 解 和 高 級(jí) 氧 化 / 還 原 工 藝 , 為 飲 用 水 中
ND MA去除提供了高效 、 可靠且環(huán)境友好的技術(shù)路徑 。 技術(shù)應(yīng)用成功的關(guān)鍵在于:
精準(zhǔn)的機(jī)理認(rèn)知
深入理解直接光解 、·OH氧化 、 水合電子還原等不同路徑的適用條件;
科 學(xué) 的 工 藝 選 擇 : 根 據(jù) 具 體 水 質(zhì) 條 件 和 處 理 目 標(biāo) , 在 直 接 光 解 、 AOPs和 A RPs中 做 出 最優(yōu)決策;
以劑量為核心的精密設(shè)計(jì): 通過實(shí)驗(yàn)和模擬 , 精確確定并可靠實(shí)現(xiàn)所需的紫外劑量;
全流程系統(tǒng)集成: 將UV單元作為水處理鏈條中的智能環(huán)節(jié) , 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制。

展 望 未 來 , 多 技 術(shù) 聯(lián) 用 , 如 UV 后 接 生 物 活 性 炭 、 紫 外 線 與 氯 消 毒 的 多 屏 障 技 術(shù) , 以 及 基 于 人 工 智 能 的 預(yù) 測(cè) 性 控 制 等 新 方 法 , 將 進(jìn) 一 步 提 升 ND MA 去 除 效 率 , 降 低 全 生 命 周 期成本 。 紫外線技術(shù)也將在保障飲用水安全和應(yīng)對(duì)新興污染物挑戰(zhàn)方面發(fā)揮更重要的 作用。

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