去除NDMA的工藝創(chuàng)新
及工程實踐（二）
本文延續(xù)上篇對NDMA處理技術(shù)的論述脈絡(luò)，在闡述了紫外線光解與高級氧化工藝之后，將重點剖析紫外高級還原法的反應(yīng)機理與實際效能，并結(jié)合某自來水廠的案例，詳述其具體應(yīng)用。
01
紫外高級還原工藝（UV-ARPs）
解決NDMA問題的新興技術(shù)
利用UV激發(fā)還原性物質(zhì)產(chǎn)生強還原性自由基，通過還原路徑降解NDMA，是一種具有潛力的新興技術(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?²?)可生成水合電子(e?q?)。水合電子是一種強還原劑，能攻擊NDMA的N-NO鍵，使其發(fā)生還原裂解。
該技術(shù)的優(yōu)勢在于反應(yīng)高選擇性和高效率。水合電子對含硝基、亞硝基化合物具有很高的反應(yīng)活性，對NDMA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)計與工程化應(yīng)用
針對具體自來水廠的NDMA問題，工藝路線選擇應(yīng)遵循以下流程：
?水質(zhì)診斷
分析進水NDMA濃度、UV透光率(UVT254)、NDMA前體物潛力，以及是否存在其他共存微污染物。
? 目標確定
明確需要達到的NDMA去除率(如1-2-log去除)和出水濃度限值。
? 技術(shù)比選：
若UVT > 90%，且NDMA為主要目標污染物，優(yōu)先推薦MPUV直接光解，經(jīng)濟性最佳；
若UVT < 85%，且需同時去除多種污染物(如藥物、內(nèi)分泌干擾物)，推薦采用UV/H?O?高級氧化工藝；
若對運行成本敏感，且水質(zhì)條件適合，可評估UV/亞硫酸鹽高級還原工藝的技術(shù)經(jīng)濟可行性；
對于超高濃度NDMA或復(fù)雜水質(zhì)，可考慮光解與氧化/還原的復(fù)合工藝。
安力斯拉薩項目
? 核心設(shè)計參數(shù)
無論采用哪種工藝，紫外劑量都是設(shè)計的核心。劑量是輻照度與暴露時間的乘積(mJ/cm²)。設(shè)計時需通過準平行光束實驗，測定達到目標去除率所需的有效劑量(RED)，包括光解、氧化和還原過程。同時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。對于低UVT水體，還需配備自動清洗裝置。
?水力學(xué)效率因子
通過CFD模擬或跟蹤實驗確定，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)濟性評估
某大型飲用水廠的NDMA控制項目采用氯胺消毒，出水中檢測到NDMA(約20 ng/L)超標。
紫外線解決方案是在現(xiàn)有工藝流程后增設(shè)MPUV直接光解系統(tǒng)。水廠設(shè)計流量為10,000 m³/d，目標是將NDMA從20 ng/L降至低于5 ng/L(約需1.5-log去除)。經(jīng)中試驗證，所需RED為650 mJ/cm²。
系統(tǒng)投運后，出水NDMA穩(wěn)定在2-4 ng/L，可達標。噸水能耗增加約0.05-0.08 kWh/m³。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、運行管理簡便、單位處理成本較低等綜合優(yōu)勢。
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氧化/還原工藝，為飲用水中NDMA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：
精準的機理認知
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，在直接光解、AOPs和ARPs中做出最佳決策；
以劑量為核心的精密設(shè)計：通過實驗和模擬，精確確定并可靠實現(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)，進行優(yōu)化設(shè)計與控制。
安力斯市政設(shè)備
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)測性控制等新方法，將進一步提升NDMA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)對新興污染物挑戰(zhàn)方面發(fā)揮更重要的作用。
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