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消毒副產(chǎn)物丨去除 NDMA的工藝創(chuàng)新及工程實(shí)踐（二）
去除NDMA的工藝創(chuàng)新
及工程實(shí)踐（二）
本文延續(xù)上篇對(duì)NDMA處理技術(shù)的論述脈絡(luò)，在闡述了紫外線光解與高級(jí)氧化工藝之后，將重點(diǎn)剖析紫外高級(jí)還原法的反應(yīng)機(jī)理與實(shí)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(jí)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(qiáng)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(qiáng)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(shì)在于反應(yīng)高選擇性和高效率。水合電子對(duì)含硝基、亞硝基化合物具有很高的反應(yīng)活性，對(duì)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(jì)與工程化應(yīng)用
針對(duì)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(jìn)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(biāo)確定
明確需要達(dá)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(biāo)污染物，優(yōu)先推薦MPUV直接光解，經(jīng)濟(jì)性最佳；
若UVT < 85%，且需同時(shí)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(jí)氧化工藝；
若對(duì)運(yùn)行成本敏感，且水質(zhì)條件適合，可評(píng)估UV/亞硫酸鹽高級(jí)還原工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性；
對(duì)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(xiàng)目
? 核心設(shè)計(jì)參數(shù)
無論采用哪種工藝，紫外劑量都是設(shè)計(jì)的核心。劑量是輻照度與暴露時(shí)間的乘積(mJ/cm²)。設(shè)計(jì)時(shí)需通過準(zhǔn)平行光束實(shí)驗(yàn)，測(cè)定達(dá)到目標(biāo)去除率所需的有效劑量(RED)，包括光解、氧化和還原過程。同時(shí)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(duì)于低UVT水體，還需配備自動(dòng)清洗裝置。
?水力學(xué)效率因子
通過CFD模擬或跟蹤實(shí)驗(yàn)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(jì)性評(píng)估
某大型飲用水廠的NDMA控制項(xiàng)目采用氯胺消毒，出水中檢測(cè)到NDMA(約20 ng/L)超標(biāo)。
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(jì)流量為10,000 m³/d，目標(biāo)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(yàn)證，所需RED為650 mJ/cm²。
系統(tǒng)投運(yùn)后，出水NDMA穩(wěn)定在2-4 ng/L，可達(dá)標(biāo)。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(yùn)行管理簡(jiǎn)便、單位處理成本較低等綜合優(yōu)勢(shì)。
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(jí)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(zhǔn)的機(jī)理認(rèn)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(biāo)，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(jì)：通過實(shí)驗(yàn)和模擬，精確確定并可靠實(shí)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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)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(cè)性控制等新方法，將進(jìn)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(duì)新興污染物挑戰(zhàn)方面發(fā)揮更重要的作用。
