选择性净水--利用吸附技术进行水的净化

作者:Thomas Schmidt,Dominic Sabo,Gu 文章来源:BWT水处理技术公司应用技术部,项目工程部,SGS研究所 发布时间:2014-09-18

BWT水处理技术公司和Fresenius SGS研究所一起开发了一套吸附水中“不良污染物”和非相关性代谢物的新技术。本文将对此进行介绍。

如今,现代化的色谱分析系统和质谱仪都有着很强的性能,能够在水循环中发现人为添加物质的痕迹,即便这些物质的含量远远低于法规允许的限值以下。然而,越来越多的人对生活饮用水提出了最高要求,希望饮用水更纯净、更卫生、更天然。

到底水中哪些成分属于“不良污染物”呢?公众讨论的焦点集中在人造甜味剂和非相关代谢物上。这里的甜味剂主要是指安赛蜜、甜蜜素、蔗糖素和糖精,它们作为辅助材料添加到食品和饲料中。由于这些物质在自然界中很难降解,在人体、动物机体以及土壤中几乎不发生变化。

农作物保护用的制剂则相反,它们会在土壤中生物分解。非相关性代谢物也可分解,包括杀草敏、异丙甲草胺、灭草胺、油菜安以及对甲抑菌灵等。

法规对增甜剂及非相关性代谢物都有严格的限制规定。然后,由于缺少相关数据,非相关性代谢物既没有杀虫剂的功用,也不能保证是否会影响农作物生长或者拥有生态毒性。因此,对非相关性代谢物的评估是按照政府健康指导值中对无法评判物质材料的规定进行评判。

痕迹物质这一概念的一般理解是浓度在μg/L范围内(有向着ng/L发展的趋势)。因此,在今天的检测分析技术中,水中增甜剂含量测定的极限值就降低到了0.02μg/L(1ng/L=10-9g/L)。为了便于理解这一检测的灵敏度,可以举这样一个例子:将一块喝咖啡时的普通方糖放入长达28km的咖啡杯中融化后的浓度。

选择性吸附

水处理工艺研发的目标有:

可靠地减少可能带来污染的物质;

选择性的方法/不改变原有水质特性;

经济性;

卫生;

可集成到现有设备及基础设施中。

由于渗透膜技术,例如逆向渗透和纳米过滤技术都会带来水质特性改变,而且投资巨大,选择性技术已经进入主导市场。

典型的选择性工艺技术就是吸附,针对某种(某些)不希望的物质的吸附剂(过滤材料),吸附的过程由被吸附的物质特性(电荷、极性、大小、结构等)、吸附过滤材料的特殊性能(表面质量等)以及被过滤的水所决定。

完成水中污染源物质的化学分析、评判之后,在规定的框架条件下,向水中定量加入吸附所需的活性碳。试验表明,有着特殊结构的特定活性碳种类能够带来非常好的选择性吸附效果。而活性碳宽广的作用范围也是非常值得关注的。根据试验得到的这些认识选择了等温吸附,并在实验室规模的试验中按照这一吸附方法又进行了一系列直至失效等级的试验。

在原水水源处就地利用试验设备对前期试验选出活性碳的使用适应性进行了详细的检测分析。其使用的原水包括了含有多种选择性污染源物质,活性碳材料的一般适应性得到了验证,同时也得出这样的结论:当水中含有的污染源物质与自然的有机碳含量出现了竞争反应,从而影响了过滤时间。另一个结论是净化过程非常缓慢。

Bewasorb吸附技术

大量研发试验中得到的技术经验都已运用到Bewasorb吸附工艺技术中了。

设备规划设计时要注意哪些边界条件呢?首先是对现有原水进行大量的、准确的分析,测定污染源物质和水基质。其次,水处理企业要确立水质纯净程度的目标。为了能够最佳地把吸附设备集成到现有的水处理系统之中,需要考虑到所有的条件:

生产能力(工作班次等);

生产管理(每分钟流量、最大流量、压力大小、停机检修时间等);

CIP和SIP原位清洁、原位消毒等(管道进行CIP原位清洁,过滤器进行SIP原位消毒);

自动化和监控技术(过程监控)。

在考虑了上述条件后,就是选择最合适的活性碳材料,以及根据过滤速度、接触时间、卸载高度等确定吸附过滤器的规格。最后,设备技术人员确定了两个Bewasorb过滤器,采用串并联的连接方式,现有水处理设备中的多台大型技术设备都可以控制Bewasorb过滤器的工作。

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