Mae newid yn yr hinsawdd yn effeithio'n fawr ar gynnwys a nodweddion NOM mewn dŵr wyneb trwy amrywiol fecanweithiau cymhleth, gan wneud NOM yn llygrydd craidd wrth drin dŵr yfed. Uchel-Mae ffynonellau dŵr NOM yn gyffredinol yn dangos lliw uchel a DOC uchel (dosau fesul ardal uned). Mae NOM nid yn unig yn achosi problemau lliw ac aroglau mewn cyrff dŵr ond mae hefyd yn adweithio â diheintyddion i gynhyrchu sgil-gynhyrchion carcinogenig.
Mae gan brosesau trin dŵr yfed traddodiadol effeithlonrwydd symud NOM cyfyngedig, tra bod prosesau pilen organig confensiynol yn dioddef o anfanteision megis tueddiad i faeddu a gwrthsefyll cyrydiad gwael. Mae pilen seramig ynghyd â cheulo yn darparu datrysiad arloesol, isel o ran defnydd ynni, cryno a hynod sefydlog ar gyfer puro dŵr wyneb NOM uchel.
Tri Dull Rhagdriniaeth: O'r Crynhoad Traddodiadol i'r Crynhoad Diweddaf
Dyluniodd a chymharodd tîm ymchwil Ewropeaidd dri model ar gyfer ceulo a rhag-drin ffloculation, gan sicrhau bod llif y broses yn cael ei optimeiddio'n barhaus wrth sicrhau effeithiolrwydd triniaeth:
1. Traddodiadol Dau-Tanc Ceulo/Flococulation
Fel dull triniaeth glasurol, mae'r broses hon yn defnyddio dyluniad adwaith dau gam: tanc cymysgu cyflym a thanc flocculation araf. Mae dŵr crai a cheulydd yn cael eu cymysgu'n drylwyr yn y tanc cymysgu cyflym cyn mynd i mewn i'r tanc fflocio i gwblhau twf ffloc, gyda chyfanswm amser cadw hydrolig (HRT) o 21 munud. Mae'r modd hwn yn darparu adwaith trylwyr ond mae angen ôl troed mawr ac mae ganddo gostau adeiladu uchel.
2. Modd Cymysgu Cyflym
Mae'r modd hwn yn symleiddio llif y broses, gan ddileu'r tanc fflocio araf a chadw'r uned gymysgu cyflym yn unig. Mae'r coagulant a'r dŵr crai yn gymysg ac yn mynd i mewn i'r modiwl bilen yn uniongyrchol, gan leihau'r amser cadw hydrolig i 7 munud. Wrth gynnal effeithiolrwydd triniaeth sylfaenol, mae'n symleiddio cyfluniad offer yn sylweddol.
3. Modd Flocwleiddio Tiwbwl Ar-lein
Dyma'r datrysiad cryno mwyaf arloesol yn yr astudiaeth hon. Mae llif y broses fel a ganlyn: dŵr crai + coagulant → cymysgu pwmp porthiant bilen → fflocwlant tiwbaidd → pilen ceramig → treiddio. Nid oes tanc adwaith trwy gydol y broses; cymysgu a fflocynnu yn cael eu cwblhau trwy biblinellau. Dim ond 45 eiliad yw'r amser cadw hydrolig (HRT), ac mae'r gwerth G- yn cael ei reoli ar 330 s⁻¹. Mae ganddo'r ôl troed lleiaf ymhlith y tri modd.
Paramedrau Craidd: Cefnogaeth Caledwedd Membrane Ceramig
Defnyddiodd yr arbrawf bilen ceramig, a ddaeth, oherwydd ei briodweddau deunydd anorganig o wrthwynebiad cemegol a chryfder mecanyddol uchel, yn gefnogaeth caledwedd craidd ar gyfer gweithrediad proses sefydlog.
Canlyniadau Arbrofol: Uchel-Dileu Effeithlonrwydd + Isel-Manteision Llygredd Deuol
Defnyddiodd yr astudiaeth DOC, lliw, ac UV₂₅₄ fel dangosyddion gwerthuso NOM a gwahaniaeth pwysedd trawsbilen (TMP) fel y dangosydd gwerthuso baeddu pilen, gan optimeiddio math, dos, a gwerth pH ceulyddion.
Roedd yr arbrawf yn cymharu polyalwminiwm clorid a ferric clorid, ac roedd y canlyniadau yn eithaf goleuedig:
Tynnu DOC:
Cyflawnodd halwynau alwminiwm gyfradd symud o 50% -85% ar pH 5.5, gan gynyddu gyda dos cynyddol.
Cyflawnodd halwynau haearn gyfradd symud uchaf o 87% ar pH 4.5 a 10 mg/L.
Tynnu Lliw:
Aluminum salts were optimally removed at pH 5.5, with a dosage as low as 2 mg/L achieving a removal rate >90%.
Cafodd halwynau haearn eu tynnu'n optimaidd ar pH 5.0, sy'n gofyn am 6... Mae angen crynodiadau uwch na mg/L i gyflawni canlyniadau cyfatebol.
Un o ganfyddiadau allweddol yr astudiaeth yw nad yw mwy o geulydd o reidrwydd yn well.
Ar halen alwminiwm 2 mg/L: niwtraliad gwefr annigonol, fflocs bach, a chlocsio mandyllau pilen yn hawdd.
Ar 5 mg / L halen alwminiwm: gall ailsefydlu tâl ddigwydd, neu gall llwyth wyneb y bilen fod yn rhy uchel.
Ar 3 mg/L halen alwminiwm: mae baeddu pilen ar ei isaf, ac mae'r gweithrediad yn fwyaf sefydlog.
Mae hyn yn golygu bod optimeiddio'r dos yn bwysicach na'i gynyddu'n ddall.
O ran baw pilen, mae'n arddangos sefydlogrwydd hynod o gryf, gyda baeddu pilen anwrthdroadwy isel iawn. Ar ddos halen alwminiwm o 3 mg Al/L, mae'r gyfradd baeddu pilen yn cyrraedd y lefel optimaidd, gydag un codiad pwysau cylch o tua 40 mbar yn unig. Wedi'i gyfuno ag adlif rheolaidd, gellir cynnal gweithrediad sefydlog tymor hir.
Mae'n werth nodi bod y crynodiad metel gweddilliol yn yr elifiant yn ddangosydd cyfyngu craidd ar gyfer gweithredu prosesau. O fewn yr ystod pH gorau posibl o 4.5-5.5 ar gyfer tynnu NOM, mae crynodiadau gweddilliol o alwminiwm a haearn yn hawdd yn fwy na 150 ug/L (y terfynau ar gyfer alwminiwm yn y "Safonau ar gyfer Ansawdd Dŵr Yfed GB5749-2022" yw 200 ug / L ac ar gyfer haearn, 300 ug / L). Mewn peirianneg ymarferol, mae angen cydbwyso gwerth pH a dos ceulydd, gan ystyried effeithlonrwydd symud a diogelwch elifion.
Modd flocculation tiwbaidd ar-lein yw'r opsiwn a ffefrir
Datgelwyd cymhariaeth o'r tri dull cyn-driniaeth:
Roedd cyfraddau tynnu lliw a DOC ill dau tua 80%, gyda gwahaniaethau dibwys.
Roedd cyfraddau baeddu pilenni anwrthdroadwy yn debyg (0.06-0.10 mbar/h).
Arhosodd cymylogrwydd elifion yn gyson o dan 0.1 NTU.
Nid oedd y tri dull yn dangos unrhyw wahaniaeth arwyddocaol yn effeithlonrwydd symud NOM, ond daeth y modd flocculation tiwbaidd ar-lein, gyda'i amser cadw hydrolig ultra-byr o 45 eiliad a dyluniad minimalaidd heb danc adweithio, yn ddewis gorau posibl.
Mae'r astudiaeth hon yn cadarnhau bod y broses ceulo -flocculation + bilen ceramig yn gwbl berthnasol i anghenion puro dŵr wyneb â NOM uchel (Cynnwys Ocsigen fel arfer): mae dos ceulydd isel yn cyflawni triniaeth sy'n cydymffurfio; mae'r bilen ceramig yn olchadwy ac mae ganddi oes hir; ac mae ei ddefnydd o ynni gweithredol yn llawer is na phrosesau traddodiadol. Mae'r modd flocculation tiwbaidd ar-lein yn torri'r cyfyngiad ar ôl troed mawr sy'n gynhenid mewn prosesau trin dŵr traddodiadol, gan ddarparu cymorth technegol ar gyfer adeiladu gweithfeydd dŵr yfed cryno, deallus.
Casgliad
Yn wyneb safonau ansawdd dŵr yfed cynyddol llym a heriau llygredd dŵr ffynhonnell, mae'r broses ceulo{0}}pretreatment pilen ceramig yn cydbwyso effeithiolrwydd triniaeth â chostau peirianneg sifil is. Gyda'i fanteision craidd o gael gwared ar effeithlonrwydd uchel, llygredd isel, dyluniad cryno, a defnydd isel o ynni, mae'n darparu dull newydd ar gyfer gweithfeydd dŵr sy'n delio â ffynonellau dŵr â chynnwys uchel-organig (fel dŵr cronfeydd dŵr yn y de a rhywfaint o ddŵr afon yn y gogledd).