處理含四氯化碳自來(lái)水設(shè)備的設(shè)計(jì)方案

可修改歡送下載精品Word可修改歡送下載精品Word可修改歡送下載精品Word處理含四氯化碳自來(lái)水設(shè)備的設(shè)計(jì)方案1.概述四氯化碳〔CCl4〕是黑色的液體，比重1.595，熔點(diǎn)-22.8℃，沸點(diǎn)76.8℃，有一種使人愉快的氣味，但有毒，微溶于水。與乙醚、乙醇可以任何比例混合，不燃燒。主要用做溶劑、有機(jī)物的溶化劑、香料的出劑、輕維的脫脂劑、減火劑、分析試劑等。在有催化劑碘存在的情況下，將枯燥的氯氣通入二硫化碳中，再進(jìn)行分餾即可得到。四氯化碳典型的肝臟毒物。高濃度時(shí)，首先是中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累，隨后累及肝、腎;而低濃度長(zhǎng)期接觸那么主要表現(xiàn)肝、腎受累。乙醇可促進(jìn)四氯化碳的吸收，加重中毒病癥。另外，四氯化碳可增加心肌對(duì)腎上腺素的敏感性，引起嚴(yán)重心律失常。人對(duì)四氯化碳的個(gè)體易感性差異較大，有報(bào)道口服3～5ml即可中毒，29.5ml即可致死。在160～2OOmg/m3濃度下可發(fā)生中毒。但也有在1～2g/m3濃度下接觸3Omin方出現(xiàn)輕度中毒。目前認(rèn)為四氯化碳無(wú)致畸和致突變作用，但具有胚胎毒性。根據(jù)IARCl972及1979年資料，四氯化碳長(zhǎng)期作用可以引起嚙齒動(dòng)物的肝癌，被列為"對(duì)人類(lèi)有致癌可能"一類(lèi)的化學(xué)物。廢水中四氯化碳的去除主要有如下幾種方法：即〔1〕生化法；〔2〕吸附法；〔3〕離子交換法；〔4〕氧化法等。本設(shè)計(jì)方案采用光觸媒催化氧化與光觸媒新型炭吸附集成裝置，因?yàn)樾杼幚淼乃穆然紳舛炔桓?，僅有0.1mg/l(100μg/L),處理后要求到達(dá)飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.003mg/l(3μg/L)。2.設(shè)計(jì)形式本設(shè)計(jì)方案采用光觸媒催化氧化集成裝置去除四氯化碳，進(jìn)水四氯化碳比擬高為100μg/L，而出水那么要求到達(dá)3μg/L以下，處理效率要求到達(dá)至少97%。因此，為保證處理設(shè)施的運(yùn)行可靠，光催化反響器設(shè)計(jì)采用不銹鋼材質(zhì)的平流往復(fù)式流向設(shè)計(jì)，通過(guò)隔板的設(shè)計(jì)來(lái)保證接觸反響時(shí)間。(參見(jiàn)光催化反響器初步設(shè)計(jì)方案初步示意簡(jiǎn)圖及說(shuō)明)。根據(jù)美國(guó)MYCELX產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，其一次通過(guò)時(shí)截留四氯化碳可達(dá)90%，再以編號(hào)：WWS2004/0496?環(huán)境〔水〕委托監(jiān)測(cè)報(bào)告?及編號(hào)：HWS2004/0046?環(huán)境〔水〕委托監(jiān)測(cè)報(bào)告?計(jì)算得接觸1分鐘的去除率為56.4%，所以本方案采用延長(zhǎng)接觸反響時(shí)間2分鐘的方式來(lái)保證處理后的水質(zhì)達(dá)標(biāo)。去除率計(jì)算如下：1分鐘后水中殘留量：100μg/L×(1-90%)×〔1－56.4%〕＝4.36μg/L2分鐘后水中殘留量：4.36μg/L×〔1－56.4%〕＝1.90μg/L光催化氧化是一種高級(jí)氧化〔AOPs〕技術(shù)，是針對(duì)高濃度、難降解有機(jī)廢水的處理而開(kāi)發(fā)的新型水處理技術(shù)。它是對(duì)化學(xué)氧化法的改良與強(qiáng)化，根據(jù)不同的改良措施，開(kāi)展出濕式催化氧化、光催化氧化、均相催化氧化和多相催化氧化技術(shù)。其特點(diǎn)是具有超強(qiáng)的氧化能力，對(duì)有機(jī)物去除率高，在去除水中微量THMs和四氯化碳等致癌、致畸及致突變有機(jī)物方面與其它現(xiàn)有技術(shù)相比有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。催化氧化法去除水中有機(jī)污染物的機(jī)理與其它現(xiàn)有技術(shù)截然不同。其超強(qiáng)的氧化性，可將有機(jī)污染物徹底氧化成水、二氧化碳等無(wú)害的無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)。催化氧化處理運(yùn)行費(fèi)用低，水處理本錢(qián)低。催化氧化處理設(shè)備占地面積小，改造工程簡(jiǎn)單易行，處理流程不產(chǎn)生二次污染。隨著光催化劑的制備、固載化技術(shù)方面日臻完善，催化氧化技術(shù)已逐漸為人們所認(rèn)同，并已在環(huán)境工程中被大規(guī)模推廣應(yīng)用。3.光觸媒催化氧化裝置工作機(jī)理3.1光催化機(jī)理納米二氧化鈦固定膜在波長(zhǎng)為254nm的紫外光照射下，其固定膜禁帶上的電子吸收光能而被激發(fā)到導(dǎo)帶上產(chǎn)生帶有很強(qiáng)負(fù)電的高活性電子，同時(shí)在禁帶上產(chǎn)生帶正電的空穴〔H+〕，從而產(chǎn)生具有很強(qiáng)活性的電子－空穴對(duì)，形成氧化復(fù)原體系。這些電子－空穴對(duì)遷移到二氧化鈦固定膜外表后與溶解氧、水〔H2O〕發(fā)生作用，最終產(chǎn)生具有高度化學(xué)氧化活性的羥基自由基〔·OH〕和超氧化物離子，可將有機(jī)物完全氧化為二氧化碳和水。這種羥基自由基對(duì)有機(jī)物的氧化作用具有很強(qiáng)的廣譜性。·OH自由基的電子親和能為569.3KJ，容易攻擊高電子云密度的有機(jī)分子部位，進(jìn)而形成易被進(jìn)一步氧化的中間產(chǎn)物。因此，采用光觸媒催化氧化技術(shù)可以去除水中各種不同類(lèi)型的有機(jī)污染物，如氯仿、多氯聯(lián)苯、有機(jī)磷化合物、多環(huán)芳烴等，這些有機(jī)物采用其它方法是很難去除的。圖1光催化反響機(jī)理3.2MYCELX產(chǎn)品描述：MYCELX產(chǎn)品是由自然枯燥、半枯燥和不干油與合成聚合體構(gòu)成的聚合體混合物〔專(zhuān)利號(hào)和5746925/化學(xué)提煉效勞〔CAS〕#173967-80-1和#173967-81-2〕。這種聚合體被注入到各種根底件中〔如過(guò)濾網(wǎng)、吸油物質(zhì)〕，而且均勻的分散在這些根底件中。碳?xì)浠衔镆坏┙佑|這種聚合體，它們就被分解并與這種聚合體沾合在一起，再也不會(huì)被分開(kāi)、乳化或釋放到水里。MYCELX污染物工業(yè)廢水過(guò)濾器設(shè)計(jì)為5微米別離產(chǎn)品，是別離石油類(lèi)碳?xì)浠衔镒罾硐氲漠a(chǎn)品，可瞬間去除油或汽油中的碳?xì)浠衔?，包括BTEX混合物-苯。該產(chǎn)品可將油及水從混合液中別離,還可將可溶物及揮發(fā)性鹵代烴類(lèi)污染物去除。過(guò)濾范圍涉及石油，汽油，包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯〔統(tǒng)稱(chēng)BTEX〕等。過(guò)濾效果超過(guò)99%，使碳?xì)浠衔锼浇档偷缴儆谑畠|分之一(1ppb)。操作簡(jiǎn)單，根本上不需壓力〔0.5psi浸潤(rùn)即可〕，不會(huì)堵塞。M30PCB-1.PCB產(chǎn)品能別離油水混合乳液，去除半可溶性物質(zhì)。MYCELX-M30PCB-1.PCB被證明是排除烷烴、烯烴、環(huán)烷、芳香烴〔BTEX〕，原油，揮發(fā)性鹵代烴類(lèi)污染物(四氯化碳、三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、三氯乙烯和四氯乙烯)。脂肪族碳?xì)浠衔?溶劑，氯化物，復(fù)合單體，聚合物，有機(jī)金屬，原油和燃料，熒光〔sheen〕，甲基叔丁基醚〔MTBE〕，殺蟲(chóng)劑和POPs頑固的有機(jī)污染物(PCBs物質(zhì)、二氧(雜)芑、呋喃、DDT、艾氏劑、氯丹、狄氏劑、內(nèi)氯甲橋奈、七氯、六氯苯、滅蟻靈和八氯莰烯)，植物油綠色有機(jī)混合物，動(dòng)物脂肪，TBT，生物殺傷劑，膠質(zhì)重金屬，硅油等等最適宜的產(chǎn)品。

MYCELX-M30PCB-1.PCB污染物工業(yè)廢水過(guò)濾器是特別優(yōu)秀的超級(jí)吸油和超級(jí)不沾水及不吸收水的產(chǎn)品，是特殊的油吸附劑，MYCELX-M30PCB-1.PCB污染物工業(yè)廢水過(guò)濾器只吸收被污染了的碳?xì)浠衔铮抑挥性陲柡土藭r(shí)，只需將濾筒和污染物拿走，沒(méi)有殘留的水。MYCELX-M30PCB-1.PCB污染物工業(yè)廢水過(guò)濾器不含危險(xiǎn)物質(zhì)，不含有毒物質(zhì)，不含由NCP300.915節(jié)所規(guī)定的有害物質(zhì)。飽和的MYCELX-M30PCB-1.PCB處理很簡(jiǎn)單，燃燒即可。他們根本上沒(méi)有水能擠出來(lái)，燃燒后也只有一點(diǎn)點(diǎn)灰，對(duì)照美國(guó)陸軍航空燃料辛烷值測(cè)定法，燃燒產(chǎn)生的廢物BTU值是清潔的。通過(guò)了EPA第NCP300.915節(jié)內(nèi)容要求指標(biāo)檢測(cè)，HRM濾筒少量的有害特性完全是由它吸收污染物引起的。

MYCELX-M30PCB-1.PCB污染物工業(yè)廢水過(guò)濾器設(shè)計(jì)用于吸收各種PCBs，符合排放標(biāo)準(zhǔn)〔0.5ppt〕。它能快速永久地吸附PCB物質(zhì)，并阻止PCBs再釋放出來(lái)。同時(shí)，它還能吸附低水平的BTEX物質(zhì)〔苯、甲苯、乙苯、二甲苯〕。3.3光催化水質(zhì)凈化設(shè)備的結(jié)構(gòu)針對(duì)不同的水質(zhì)、不同的流量、不同的排放標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)納米二氧化鈦的劑量、紫外光劑量、紫外光與套筒納米二氧化鈦固定膜間距、污水在固定膜套筒內(nèi)的反響時(shí)間等為用戶設(shè)計(jì)，封閉式結(jié)構(gòu)除了水體的進(jìn)、出水口外，設(shè)備的主體不銹鋼光催化反響床處于密封狀態(tài)，不能漏水。4.處理工藝流程光催化氧化2MYCELX產(chǎn)品本方案處理流程如光催化氧化2MYCELX產(chǎn)品進(jìn)水達(dá)標(biāo)出水工藝流程說(shuō)明：水從進(jìn)水管經(jīng)MYCELX產(chǎn)品過(guò)濾后流入光催化反響器，停留反響時(shí)間設(shè)計(jì)為2mim；去除四氯化炭99%后，然后從底部排出。5.方案比擬分析5.1技術(shù)效果比擬分析5.1.1方案一：普通活性炭〔GAC〕吸附工藝活性炭〔GAC〕吸附是去除水中有機(jī)污染物的最根本手段之一。普通活性炭〔GAC〕對(duì)水中THMs和四氯化碳的去除機(jī)理主要為物理吸附作用，其次是生物降解作用。50年代初期歐美等國(guó)家就在飲用水處理中使用過(guò)活性炭，實(shí)際應(yīng)用歷史已經(jīng)很長(zhǎng)。采用普通活性炭〔GAC〕吸附工藝去除THMs和四氯化碳，存在以下問(wèn)題：1〕普通活性炭〔GAC〕吸附主要是去除分子量500～3000的有機(jī)物，分子量小于500以下的有機(jī)物由于其親水性較強(qiáng)而難以吸附，如果分子量再小，就更不利于活性炭的吸附。雖然THMs和四氯化碳屬于容易被活性炭吸附的氯化非芳香烴類(lèi)物質(zhì)，但有的研究結(jié)果說(shuō)明，在一定條件下活性炭對(duì)THMs和四氯化碳根本上沒(méi)有去除作用。其去除微量有機(jī)污染物的效果，國(guó)內(nèi)外的研究說(shuō)法不一。美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，活性炭去除THMs的效率為23%～60%，平均壽命3～4個(gè)月，但有的幾周就失效。德國(guó)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，活性炭不能去除THMs和四氯化碳。國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，新炭可快速有效的去除THMs和四氯化碳，但吸附容量〔0.046mg/g〕不大。2〕普通活性炭對(duì)飲用水中有機(jī)物〔包括有機(jī)污染物〕有一定的吸附作用已被公認(rèn)，但是普通的顆粒活性炭不能保證穩(wěn)定和長(zhǎng)久的去除效果。THMs和四氯化碳的去除率時(shí)高時(shí)低。3〕普通活性炭〔GAC〕吸附工藝長(zhǎng)期使用過(guò)程中，隨著通水量的增加，甚至出現(xiàn)出水THMs和四氯化碳含量增長(zhǎng)一倍以上的情況。造成出水THMs和四氯化碳增長(zhǎng)由于兩方面原因：一是已吸附的THMs和四氯化碳脫附解析；二是鹵代烴的厭氧生物降解和厭氧微生物產(chǎn)生的甲烷通過(guò)自由基取代反響生成氯仿?？梢?jiàn)假設(shè)設(shè)計(jì)不合理或管理控制不當(dāng)，普通活性炭〔GAC〕吸附很可能成為潛在的污染源。4〕由于普通活性炭〔GAC〕去除THMs和四氯化碳的不穩(wěn)定性，因此處理過(guò)程和效果不易控制和管理，只能依靠長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和頻繁的水質(zhì)檢測(cè)來(lái)人工操作調(diào)節(jié)，更難以提高自動(dòng)化程度。5〕普通活性炭〔GAC〕去除THMs和四氯化碳的機(jī)理決定了該工藝只能局部降解污染物，不能將THMs和四氯化碳進(jìn)行無(wú)害化處理。6〕一般情況下，普通活性炭〔GAC〕在通水4000倍炭床體積后，THMs和四氯化碳的去除率將大大下降，維持在40%～50%上下。由于反沖洗并不能將已經(jīng)吸附的四氯化碳很好的洗脫，因此當(dāng)活性炭的吸附值選的很小時(shí)，2～3個(gè)月甚至只有幾個(gè)周的時(shí)間，炭床就將處于吸附飽和狀態(tài)，碘值大幅度下降，吸附效能降低，此時(shí)必須進(jìn)行熱力或化學(xué)再生，一般采用熱力再生法，但該法對(duì)活性炭的強(qiáng)度有很大影響，同時(shí)活性炭的損耗量也比擬大，其再生和更換為操作管理帶來(lái)很多不便，同時(shí)也大大增加了制水本錢(qián)。雖然普通活性炭〔GAC〕去除THMs和四氯化碳存在許多問(wèn)題，但由于其具有工藝簡(jiǎn)單、投資較省、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，還是適用于小規(guī)模、短期處理臨時(shí)解決問(wèn)題的情況。5.1.2方案二：光催化氧化工藝光催化氧化是一種高級(jí)氧化〔AOPs〕技術(shù)，是針對(duì)高濃度、難降解有機(jī)廢水的處理而開(kāi)發(fā)的新型水處理技術(shù)。它是對(duì)化學(xué)氧化法的改良與強(qiáng)化，根據(jù)不同的改良措施，開(kāi)展出濕式催化氧化、光催化氧化、均相催化氧化和多相催化氧化技術(shù)。其特點(diǎn)是具有超強(qiáng)的氧化能力，對(duì)有機(jī)物去除率高，在去除水中微量THMs和四氯化碳等致癌、致畸及致突變有機(jī)物方面與其它現(xiàn)有技術(shù)相比有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。催化氧化去除水中有機(jī)污染物的機(jī)理與其它現(xiàn)有技術(shù)截然不同。其超強(qiáng)的氧化性，可將有機(jī)污染物徹底氧化成水、二氧化碳等無(wú)害的無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)。催化氧化處理運(yùn)行費(fèi)用低，水處理本錢(qián)低。催化氧化處理設(shè)備占地面積小，改造工程簡(jiǎn)單易行，處理流程不產(chǎn)生二次污染。隨著光催化劑的制備、固載化技術(shù)方面日臻完善，催化氧化技術(shù)已逐漸為人們所認(rèn)同，并已在環(huán)境工程中被大規(guī)模推廣應(yīng)用。5.2經(jīng)濟(jì)分析比擬5.2.1投資估算由上可見(jiàn)，方案二光催化氧化工藝只相當(dāng)于方案一普通活性炭吸附工藝〔GAC〕初期投資的1/3多一點(diǎn)。5.2.2運(yùn)行費(fèi)用由上可見(jiàn)，方案二光催化氧化工藝的運(yùn)行費(fèi)用〔0.275元/m3〕也遠(yuǎn)低于方案一普通活性炭吸附工藝〔0.336元/m3〕。5.3方案比擬綜合評(píng)價(jià)根據(jù)工程的特點(diǎn)下面分別從技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境和自然資源三方面對(duì)兩方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。5.3.1技術(shù)先進(jìn)性方面方案二光催化氧化工藝與方案一普通活性炭吸附工藝〔GAC〕的去除機(jī)理存在本質(zhì)上的區(qū)別，光催化氧化工藝在去除水中微量THMs和四氯化碳等致癌、致畸及致突變有機(jī)物方面的優(yōu)越性和可靠穩(wěn)定的效果是采用普通活性炭吸附工藝〔GAC〕難以到達(dá)。5.3.2經(jīng)濟(jì)性方面方案二光催化氧化工藝較方案一普通活性炭吸附工藝〔GAC〕無(wú)論是在初期投資及運(yùn)行本錢(qián)上都低許多，而且占地面積也節(jié)省了不少。5.3.3環(huán)境和自然資源方案二光催化氧化工藝處理過(guò)程中不存在廢水排放，不產(chǎn)生新的污染源，同時(shí)對(duì)水資源的利用率高，理論上可到達(dá)100%。方案一普通活性炭吸附工藝〔GAC〕處理過(guò)程中對(duì)活性炭吸附池需進(jìn)行經(jīng)常性和定期的沖洗，排放大量廢水，沖洗活性炭的廢水中含有較高濃度的四氯化碳，這局部廢水是不能直接排出的，否那么又將成為一個(gè)新的污染源，因此必須進(jìn)行一定的處理。如果考慮這局部的處理費(fèi)用及增加設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，那么該方案的可行性更差。事實(shí)上采用活性炭的方式是一種對(duì)水中四氯化碳富集然后集中處理的方式，其在運(yùn)行本錢(qián)及建設(shè)本錢(qián)方面都很高。從水資源的利用率來(lái)考慮，方案二中幾乎沒(méi)有什么水資源的費(fèi)用，而方案一中每年要多耗掉1166