Giới thiệu

Trong khi nhiều thành phố của Hoa Kỳ đang nỗ lực tuân thủ các quy định trong Đạo luật Nước uống An toàn của EPA, ngày càng chú trọng đến việc giảm chi phí vận hành của các nhà máy xử lý nước đô thị. Nhiều nhà máy xử lý nước ngày nay (ví dụ: Nhà máy xử lý nước Englewood, Colorado) sử dụng công nghệ giám sát carbon hữu cơ tổng hợp (TOC) để tối ưu hóa quy trình xử lý nước, do đó giảm đáng kể chi phí của quy trình xử lý nước trong khi sản xuất nước uống chất lượng cao.

vấn đề

Quy tắc sản phẩm phụ khử trùng và khử trùng của EPA (D/DBPR) được thiết kế để hạn chế hàm lượng các sản phẩm phụ có hại trong nước uống, chủ yếu là do phản ứng lẫn nhau giữa các chất hữu cơ tự nhiên trong nguồn nước (TOC) và các vật liệu được sử dụng trong quá trình khử trùng được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước. Quy tắc này không chỉ xác định giới hạn nồng độ cho các sản phẩm phụ khử trùng [DBP, ví dụ như trihalomethane (THM) và axit haloacetic (HAA5)], mà còn xác định tỷ lệ loại bỏ TOC. Nhiều nhà máy xử lý nước sử dụng quy trình xử lý lọc truyền thống hoặc trực tiếp, tức là loại bỏ TOC bằng chất ngưng tụ. EPA sử dụng thuật ngữ "tăng cường ngưng tụ" để xác định các quy trình hạn chế sản xuất DBP và tăng tỷ lệ loại bỏ TOC, còn được gọi là tiền chất DBP, bằng các phương pháp xử lý nước truyền thống.

Các nhà máy xử lý nước thường cho rằng "tăng cường ngưng tụ" và tăng tỷ lệ loại bỏ TOC tương đương với tăng chi phí vận hành. Nhưng nếu nhà máy xử lý nước có thể thực sự hiểu được tình trạng TOC trong nước của nhà máy và ảnh hưởng của các thông số công nghệ khác nhau đối với TOC, chi phí vận hành sẽ không tăng mà giảm. Việc tối ưu hóa quy trình xử lý nước bằng cách giám sát TOC đã được chứng minh là có thể giảm đáng kể chi phí xử lý nước. Mặc dù không có kế hoạch toàn diện để tối ưu hóa quy trình "ngưng tụ tăng cường", nhưng việc theo dõi hàng ngày các thông số quy trình ảnh hưởng đến tỷ lệ loại bỏ TOC có thể thu được thông tin rất có giá trị. Ngay cả khi chất lượng nước dao động thường xuyên, các nhà máy xử lý nước vẫn có thể đáp ứng các yêu cầu quy định về tỷ lệ loại bỏ TOC mà không phải lo lắng về việc ném quá nhiều hoặc không đủ chất ngưng tụ.

Trong quá trình trộn, tốc độ loại bỏ TOC phụ thuộc vào một số thông số quy trình, bao gồm loại chất trộn, phụ gia trộn, độ pH của nước. Nhìn chung, hiệu quả loại bỏ TOC được cải thiện khi lượng chất trộn tăng lên. Nhưng các chất trộn khác nhau có tác dụng loại bỏ TOC khác nhau, đặc biệt là nếu độ pH khác nhau. Hầu hết các chất trộn đều có ngưỡng cho việc bổ sung. Sau khi vượt quá ngưỡng, việc tiếp tục thả chất trộn không chỉ không làm tăng thêm tỷ lệ loại bỏ TOC mà còn tạo ra nhiều chất thải hơn. Điều này làm tăng tiêu thụ chất trộn và chi phí xử lý chất thải mà không làm giảm hàm lượng TOC trong nước. Do đó, đối với các nhà máy xử lý nước, điều quan trọng là phải hiểu đầy đủ tác động của các biến thể trong các thông số quy trình khác nhau đối với tỷ lệ loại bỏ TOC.

giải pháp

Mặc dù rất khó để xác định mối tương quan cụ thể giữa tất cả các thông số trong quá trình xử lý nước, máy phân tích TOC có thể giúp các nhà máy xử lý nước làm sáng tỏ quá trình tối ưu hóa. Một bước trong nghiên cứu tối ưu hóa quy trình thường là thử nghiệm cốc, trong đó một mẫu nước nhỏ được chiết xuất từ một nhà máy xử lý nước, đặt trong nhiều cốc trong phòng thí nghiệm, sau đó các tác nhân hóa học khác nhau được thêm vào riêng biệt. Kiểm tra cốc kết hợp với phát hiện mẫu hấp thụ dụng cụ TOC và phát hiện độ đục, có thể so sánh hiệu quả các chất trộn khác nhau và hiệu quả ứng dụng của chúng. Trước đây, người ta quan sát sự bám dính giữa các hạt bằng cách nhìn vào các thử nghiệm cốc để đánh giá hiệu quả loại bỏ độ đục. Nhưng vì điều kiện ngưng tụ tối ưu để loại bỏ độ đục không phải lúc nào cũng phù hợp với điều kiện ngưng tụ để loại bỏ TOC, điều này khiến các nhà máy xử lý nước phải theo dõi TOC và độ đục cùng một lúc.

Sau khi một chất trộn hoặc hỗn hợp của một số chất trộn đã được chọn thông qua thử nghiệm cốc, cần phải theo dõi TOC liên tục. Vì tình hình nguồn nước của nhà máy xử lý nước (bao gồm độ pH, độ kiềm, thành phần hữu cơ) có thể thay đổi thường xuyên, nên việc theo dõi TOC trực tuyến là một cách hiệu quả để thường xuyên quan sát các quy trình công nghệ. Máy phân tích TOC loại trực tuyến có thể liên tục đo TOC vào và ra nước, cho phép nhà máy xử lý nước tính toán tỷ lệ loại bỏ TOC thực tế dựa trên thời gian nước ở trong nhà máy. Các nhà máy xử lý nước có thể điều chỉnh bổ sung hỗn hợp, độ pH và các thông số khác khi cần thiết để cải thiện hơn nữa tỷ lệ loại bỏ TOC. Nếu một nhà máy xử lý nước chỉ dựa vào phòng thí nghiệm của bên thứ ba để phát hiện TOC, kết quả phát hiện luôn đến quá muộn để tối ưu hóa các thông số quy trình hiện tại.

Các nhà máy xử lý nước được trang bị máy phân tích TOC tại chỗ có thể đưa ra quyết định thuận lợi dựa trên các yêu cầu về chất lượng nước và hướng dẫn kinh tế của nhà máy, bao gồm lựa chọn liều lượng chất trộn và các thông số vận hành khác có thể tối ưu hóa quy trình nhất. Nếu tỷ lệ loại bỏ TOC đạt tiêu chuẩn nước uống, các nhà máy xử lý nước có thể cố gắng giảm lượng chất trộn với hy vọng tiết kiệm chi phí chất trộn trong khi giảm lượng chất thải được tạo ra và chi phí xử lý. Nhà máy xử lý nước thành phố Englewood đã làm chính xác điều đó.

Xem thêm thông tin đính kèm>>