Loftslagsbreytingar hafa djúpstæð áhrif á innihald og eiginleika NOM í yfirborðsvatni með ýmsum flóknum aðferðum, sem gerir NOM að kjarnamengun í meðhöndlun drykkjarvatns. Há-NOM vatnslindir sýna almennt mikinn lit og mikla DOC (skammtar á flatarmálseiningu). NOM veldur ekki aðeins lita- og lyktarvandamálum í vatnshlotum heldur bregst einnig við sótthreinsiefnum til að mynda krabbameinsvaldandi aukaafurðir.
Hefðbundin drykkjarvatnsmeðferðarferli hafa takmarkað skilvirkni NOM-fjarlægingar, á meðan hefðbundin lífræn himnuferlar þjást af göllum eins og næmni fyrir óhreinindum og lélegri tæringarþol. Keramikhimna ásamt storknun veitir nýstárlega, litla-orkunotkun-, fyrirferðarlítinn og mjög stöðuga lausn til að hreinsa yfirborðsvatn með háu-NOM.
Þrjár formeðferðaraðferðir: Frá hefðbundinni til fullkominnar þéttleika
Evrópskt rannsóknarteymi hannaði og bar saman þrjú líkön fyrir storknunar- og flokkunarformeðferð, sem náði stöðugri hagræðingu á ferlisflæðinu á sama tíma og það tryggði árangur meðferðar:
1. Hefðbundin tvö-tankstorknun/flokkun
Sem klassísk meðferðaraðferð notar þetta ferli tveggja-viðbragðshönnun: hraðblöndunartank og hægan flokkunartank. Hrávatni og storkuefni er blandað vandlega saman í hraðblöndunartankinn áður en það er farið í flokkunartankinn til að ljúka við flókavöxt, með heildar vökvasöfnunartíma (HRT) upp á 21 mínútur. Þessi háttur veitir ítarleg viðbrögð en krefst mikils fótspors og hefur háan byggingarkostnað.
2. Hraðblöndunarstilling
Þessi háttur einfaldar vinnsluflæðið, útilokar hæga flokkunartankinn og heldur aðeins hraðblöndunareiningunni. Storkuefninu og hrávatninu er blandað saman og beint inn í himnueininguna, sem dregur úr vökvasöfnunartímanum í 7 mínútur. Þó að grunnmeðferðarvirkni sé viðhaldið, einfaldar það uppsetningu búnaðar verulega.
3. Online Tubular Flocculation Mode
Þetta er nýstárlegasta fyrirferðarmikla lausnin í þessari rannsókn. Ferlisflæðið er sem hér segir: hrávatn + storkuefni → himnufóðurdæla blöndun → pípulaga flocculant → keramikhimna → gegndreypi. Það er enginn hvarftankur í öllu ferlinu; blöndun og flokkun er lokið í gegnum leiðslur. Vökvasöfnunartíminn (HRT) er aðeins 45 sekúndur og G- gildið er stjórnað við 330 s⁻¹. Það hefur minnsta fótspor af þremur stillingum.
Kjarnafæribreytur: Keramikhimnu vélbúnaðarstuðningur
Tilraunin notaði keramikhimnu, sem, vegna ólífrænna efniseiginleika þess, efnaþol og háan vélrænan styrk, varð kjarna vélbúnaðarstuðnings fyrir stöðugan vinnsluferli.
Tilraunaniðurstöður: Mikil-skilvirkni fjarlæging + lítil-mengun tvíþættir kostir
Rannsóknin notaði DOC, lit og UV₂₅₄ sem NOM matsvísa og þrýstingsmun yfir himnu (TMP) sem vísir fyrir mat á himnufótu, sem hámarkar gerð, skammta og pH gildi storkuefna.
Tilraunin bar saman pólýálklóríð og járnklóríð og niðurstöðurnar voru nokkuð upplýsandi:
Fjarlæging DOC:
Álsölt náðu 50%-85% brottnámshraða við pH 5,5 og jókst með auknum skömmtum.
Járnsölt náðu hámarks fjarlægðarhraða upp á 87% við pH 4,5 og 10 mg/L.
Litahreinsun:
Aluminum salts were optimally removed at pH 5.5, with a dosage as low as 2 mg/L achieving a removal rate >90%.
Járnsölt voru fjarlægð best við pH 5,0, sem þarfnast 6... Til að ná jafngildum árangri þarf styrk yfir mg/L.
Lykilniðurstaða rannsóknarinnar er að meira storkuefni er ekki endilega betra.
Við 2 mg/L álsalt: ófullnægjandi hlutleysing hleðslu, litlar flokkar og auðvelt að stífla himnuholur.
Við 5 mg/L álsalt: endurstöðugleiki getur átt sér stað, eða yfirborðsálagið á himnunni getur verið of hátt.
Við 3 mg/L álsalt: himnufóstur er minnstur og reksturinn er stöðugust.
Þetta þýðir að það er mikilvægara að hagræða skammtinum en að auka hann í blindni.
Varðandi himnufótröð, þá sýnir það afar sterkan stöðugleika, með mjög litlum óafturkræfum himnufóðu. Við 3 mg álsaltsskammt af Al/L nær himnufótrunarhraði ákjósanlegs stigs, með þrýstingshækkun í einni -lotu sem er aðeins um 40 mbar. Ásamt reglulegri bakþvotti er hægt að viðhalda stöðugri{-langtíma starfsemi.
Rétt er að taka fram að styrkur málmleifa í frárennsli er kjarnamarkmiði fyrir vinnslu vinnslunnar. Innan ákjósanlegasta pH-bilsins 4,5–5,5 fyrir NOM-fjarlægingu, fer afgangsstyrkur áls og járns auðveldlega yfir 150 ug/L (mörkin fyrir ál í "Standards for Drinking Water Quality GB5749-2022" eru 200 ug/L og fyrir járn, 300 ug/L). Í verklegri verkfræði er nauðsynlegt að halda jafnvægi á pH-gildi og magni storkuefnis, að teknu tilliti til bæði skilvirkni í flutningi og öryggi frárennslis.
Pípulaga flokkunarstilling á netinu er ákjósanlegasti kosturinn
Samanburður á þremur formeðferðaraðferðum leiddi í ljós:
Fjarlægingarhlutfall litar og DOC var bæði um 80%, með óverulegum mun.
Óafturkræf himnufótröð var svipuð (0,06–0,10 mbar/klst.).
Grugg frárennslis hélst stöðugt undir 0,1 NTU.
Stillingarnar þrjár sýndu engan marktækan mun á skilvirkni NOM-fjarlægingar, en pípulaga flokkunarstillingin á netinu, með ofur-stuttum vökvasöfnunartíma sínum upp á 45 sekúndur og lágmarks hönnun án hvarftanks, varð ákjósanlegur kosturinn.
Þessi rannsókn staðfestir að storknunarferlið-flokkun + keramikhimnu á að fullu við á hreinsunarþörf yfirborðsvatns með hátt NOM (venjulega súrefnisinnihald): lítill storkuskammtur nær framkvæmri meðferð; keramikhimnan er þvegin og hefur langan líftíma; og rekstrarorkunotkun þess er mun minni en hefðbundin ferli. Pípulaga flokkunarstillingin á netinu brýtur takmörkun á stóru fótspori sem felst í hefðbundnum vatnsmeðferðarferlum og veitir tæknilega aðstoð við byggingu fyrirferðarlítilla, greindar drykkjarvatnsverksmiðja.
Niðurstaða
Frammi fyrir sífellt strangari gæðastöðlum drykkjarvatns og áskorunum vegna mengunar uppspretta vatns, jafnar formeðferðarferlið fyrir storknun-keramikhimnu árangur meðferðar og minni byggingarkostnaðar. Með kjarnakostum sínum, sem er mikilli-nýtni fjarlægð, lítilli mengun, þéttri hönnun og lítilli orkunotkun, býður það upp á nýja nálgun fyrir vatnsverksmiðjur sem takast á við -lífræna-mikla vatnslindir (eins og lónvatn í suðri og sumt árvatn í norðri).