处理含四氯化碳自来水设备的设计方案4760.docx

处理含四四氯化碳碳自来水水设备的的设计方方案1.概述述四氯化碳碳（CCCl4）是黑色色的液体体，比重重1.5595，熔熔点-222.88，沸点点76.8，有一一种使人人愉快的的气味，但但有毒，微微溶于水水。与乙乙醚、乙乙醇可以以任何比比例混合合，不燃燃烧。主主要用做做溶剂、有有机物的的溶化剂剂、香料料的出剂剂、轻维维的脱脂脂剂、减减火剂、分分析试剂剂等。在在有催化化剂碘存存在的情情况下，将将干燥的的氯气通通入二硫硫化碳中中，再进进行分馏馏即可得得到 。四氯化碳碳典型的的肝脏毒毒物。高高浓度时时，首先先是中枢枢神经系系统受累累，随后后累及肝肝、肾;而低浓浓度长期期接触则则主要表表现肝、肾肾受累。乙乙醇可促促进四氯氯化碳的的吸收，加加重中毒毒症状。另另外，四四氯化碳碳可增加加心肌对对肾上腺腺素的敏敏感性，引引起严重重心律失失常。人人对四氯氯化碳的的个体易易感性差差异较大大，有报报道口服服355ml即即可中毒毒，299.5mml即可可致死。在在16002OOOmgg/m33浓度下下可发生生中毒。但但也有在在122g/mm3浓度度下接触触3Ommin方方出现轻轻度中毒毒。目前前认为四四氯化碳碳无致畸畸和致突突变作用用，但具具有胚胎胎毒性。根根据IAARCll9722及19979年年资料，四四氯化碳碳长期作作用可以以引起啮啮齿动物物的肝癌癌，被列列为"对对人类有有致癌可可能"一一类的化化学物。废水中四四氯化碳碳的去除除主要有有如下几几种方法法：即（11）生化化法；（22）吸附附法；（33）离子子交换法法；（44）氧化化法等。本本设计方方案采用用光触媒媒催化氧氧化与光光触媒新新型炭吸吸附集成成装置，因因为需处处理的四四氯化碳碳浓度不不高，仅仅有0.1mgg/l(1000g/LL),处理理后要求求达到饮饮用水质质标准00.0003mgg/l(3g/LL)。2.设计计形式本设计方方案采用用光触媒媒催化氧氧化集成成装置去去除四氯氯化碳，进进水四氯氯化碳比比较高为为1000g/LL，而出出水则要要求达到到3g/LL以下，处处理效率率要求达达到至少少97%。因此此，为保保证处理理设施的的运行可可靠，光光催化反反应器设设计采用用不锈钢钢材质的的平流往往复式流流向设计计，通过过隔板的的设计来来保证接接触反应应时间。(参见光催化反应器初步设计方案初步示意简图及说明) 。根据美国MYCELX产品的技术指标，其一次通过时截留四氯化碳可达90%，再以编号：WWS2004/0496环境（水）委托监测报告及编号：HWS2004/0046环境（水）委托监测报告计算得接触1分钟的去除率为56.4%，所以本方案采用延长接触反应时间2分钟的方式来保证处理后的水质达标。去除率计算如下：1分钟后后水中残残留量：1000g/LL×(1-90%)×（156.4%）4.336g/LL2分钟后后水中残残留量：4.336g/LL×（156.4%）1.990g/LL光催化氧氧化是一一种高级级氧化（AAOPss）技术术，是针针对高浓浓度、难难降解有有机废水水的处理理而开发发的新型型水处理理技术。它它是对化化学氧化化法的改改进与强强化，根根据不同同的改进进措施，发发展出湿湿式催化化氧化、光光催化氧氧化、均均相催化化氧化和和多相催催化氧化化技术。其其特点是是具有超超强的氧氧化能力力，对有有机物去去除率高高，在去去除水中中微量TTHMss和四氯氯化碳等等致癌、致致畸及致致突变有有机物方方面与其其它现有有技术相相比有其其独特的的优点。1） 催化氧化化法去除除水中有有机污染染物的机机理与其其它现有有技术截截然不同同。其超超强的氧氧化性，可可将有机机污染物物彻底氧氧化成水水、二氧氧化碳等等无害的的无机小小分子物物质。2） 催化氧化化处理运运行费用用低，水水处理成成本低。3） 催化氧化化处理设设备占地地面积小小，改造造工程简简单易行行，处理理流程不不产生二二次污染染。随着光催催化剂的的制备、固固载化技技术方面面日臻完完善，催催化氧化化技术已已逐渐为为人们所所认同，并并已在环环境工程程中被大大规模推推广应用用。3. 光光触媒催催化氧化化装置工工作机理理3.1光光催化机机理纳米二氧氧化钛固固定膜在在波长为为2544nm的的紫外光光照射下下，其固固定膜禁禁带上的的电子吸吸收光能能而被激激发到导导带上产产生带有有很强负负电的高高活性电电子，同同时在禁禁带上产产生带正正电的空空穴（HH+），从从而产生生具有很很强活性性的电子子空穴穴对，形形成氧化化还原体体系。这这些电子子空穴穴对迁移移到二氧氧化钛固固定膜表表面后与与溶解氧氧、水（HH2O）发发生作用用，最终终产生具具有高度度化学氧氧化活性性的羟基基自由基基（·OH）和和超氧化化物离子子，可将将有机物物完全氧氧化为二二氧化碳碳和水。这这种羟基基自由基基对有机机物的氧氧化作用用具有很很强的广广谱性。·OH自由基的电子亲和能为569.3KJ，容易攻击高电子云密度的有机分子部位，进而形成易被进一步氧化的中间产物。因此，采采用光触触媒催化化氧化技技术可以以去除水水中各种种不同类类型的有有机污染染物，如如氯仿、多多氯联苯苯、有机机磷化合合物、多多环芳烃烃等，这这些有机机物采用用其它方方法是很很难去除除的。图1光催化化反应机机理3.2MMYCEELX产产品描述述：MYCEELX产品品是由自自然干燥燥、半干干燥和不不干油与与合成聚聚合体构构成的聚聚合体混混合物（专专利号5543777933和577469925/化学提提炼服务务（CAAS）#17339677-800-1和和#17739667-881-22）。这这种聚合合体被注注入到各各种基础础件中（如如过滤网网、吸油油物质），而而且均匀匀的分散散在这些些基础件件中。碳碳氢化合合物一旦旦接触这这种聚合合体，它它们就被被分解并并与这种种聚合体体沾合在在一起，再再也不会会被分开开、乳化化或释放放到水里里。MYCEELX污污染物工工业废水水过滤器器设计为为5微米米分离产产品，是是分离石石油类碳碳氢化合合物最理理想的产产品，可可瞬间去去除油或或汽油中中的碳氢氢化合物物，包括括BTEEX 混混合物-苯。该该产品可可将油及及水从混混合液中中分离,还可将将可溶物物及挥发性性卤代烃烃类污染染物去除除。过滤滤范围涉涉及石油油，汽油油，包括括苯、甲甲苯、乙乙苯和二二甲苯（统统称BTTEX）等等。过滤滤效果超超过999%，使使碳氢化化合物水水平降低低到少于于十亿分分之一(1pppb)。操操作简单单，基本本上不需需压力（00.5ppsi浸浸润即可可），不不会堵塞塞。M330PCCB-11.PCCB产品品能分离离油水混混合乳液液，去除除半可溶溶性物质质。MYYCELLX-MM30PPCB-1.PPCB被被证明是是排除烷烷烃、烯烯烃、环环烷、芳芳香烃（BBTEXX），原原油，挥挥发性卤卤代烃类类污染物物(四氯氯化碳、三三氯甲烷烷、一溴溴二氯甲甲烷、二二溴一氯氯甲烷、三三氯乙烯烯和四氯氯乙烯)。脂肪族族碳氢化化合物&& 溶剂剂，氯化化物，复复合单体体，聚合合物，有有机金属属，原油油和燃料料，荧光光（shheenn），甲甲基叔丁丁基醚（MMTBEE），杀杀虫剂和和POPPs顽固固的有机机污染物物(PCCBs物物质、二二氧(杂杂)芑、呋呋喃、DDDT 、艾氏氏剂、氯氯丹、狄狄氏剂、内内氯甲桥桥奈、七七氯 、六六氯苯、灭灭蚁灵 和八氯氯莰烯)，植物物油绿色色有机混混合物，动动物脂肪肪，TBBT，生生物杀伤伤剂，胶胶质重金金属，硅硅油等等等最合适适的产品品。 MMYCEELX-M300PCBB-1.PCBB污染物物工业废废水过滤滤器是特特别优秀秀的超级级吸油和和超级不不沾水及及不吸收收水的产产品，是是特殊的的油吸附附剂，MMYCEELX- M330PCCB-11.PCCB污染染物工业业废水过过滤器只只吸收被被污染了了的碳氢氢化合物物，而且且只有在在饱和了了时，只只需将滤滤筒和污污染物拿拿走，没没有残留留的水。MYCELX-M30PCB-1.PCB污染物工业废水过滤器不含危险物质，不含有毒物质，不含由NCP300.915节所规定的有害物质。饱和的MYCELX-M30PCB-1.PCB处理很简单，焚烧即可。他们基本上没有水能挤出来，燃烧后也只有一点点灰，对照美国陆军航空燃料辛烷值测定法，燃烧产生的废物BTU值是清洁的。通过了EPA第NCP300.915节内容要求指标检测，HRM滤筒少量的有害特性完全是由它吸收污染物引起的。MYCEELX-M300PCBB-1.PCBB污染物物工业废废水过滤滤器设计计用于吸吸收各种种PCBBs，符符合排放放标准（00.5pppt）。它能能快速永永久地吸吸附PCCB物质质，并阻阻止PCCBs再再释放出出来。同同时，它它还能吸吸附低水水平的BBTEXX物质（苯苯、甲苯苯、乙苯苯、二甲甲苯）。3.3光光催化水水质净化化设备的的结构 针对不不同的水水质、不不同的流流量、不不同的排排放标准准而设计计纳米二二氧化钛钛的剂量量、紫外外光剂量量、紫外外光与套套筒纳米米二氧化化钛固定定膜间距距、污水水在固定定膜套筒筒内的反反应时间间等为用用户设计计，封闭闭式结构构除了水水体的进进、出水水口外，设设备的主主体不锈锈钢光催催化反应应床处于于密封状状态，不不能漏水水。4.处理理工艺流流程光催化氧化2MYCELX产品本方案处处理流程程如下图图所示进水达标标出水工艺流程程说明：水从进进水管经经MYCCELXX产品过过滤后流流入光催催化反应应器，停停留反应应时间设设计为22mimm；去除除四氯化化炭999%后，然然后从底底部排出出。5.方案案比较分分析5.1技技术效果果比较分分析5.1.1方案案一：普普通活性性炭（GGAC）吸吸附工艺艺活性炭（GGAC）吸吸附是去去除水中中有机污污染物的的最基本本手段之之一。普普通活性性炭（GGAC）对对水中TTHMss和四氯氯化碳的的去除机机理主要要为物理理吸附作作用，其其次是生生物降解解作用。550年代代初期欧欧美等国国家就在在饮用水水处理中中使用过过活性炭炭，实际际应用历历史已经经很长。采用普通通活性炭炭（GAAC）吸吸附工艺艺去除TTHMss和四氯氯化碳，存存在以下下问题：1）普通通活性炭炭（GAAC）吸吸附主要要是去除除分子量量500030000的有有机物，分分子量小小于5000以下下的有机机物由于于其亲水水性较强强而难以以吸附，如如果分子子量再小小，就更更不利于于活性炭炭的吸附附。虽然然THMMs和四四氯化碳碳属于容容易被活活性炭吸吸附的氯氯化非芳芳香烃类类物质，但但有的研研究结果果表明，在在一定条条件下活活性炭对对THMMs和四四氯化碳碳基本上上没有去去除作用用。其去去除微量量有机污污染物的的效果，国国内外的的研究说说法不一一。美国国的经验验表明，活活性炭去去除THHMs的的效率为为23%600%，平平均寿命命344个月，但但有的几几周就失失效。德德国运行行经验表表明，活活性炭不不能去除除THMMs和四四氯化碳碳。国内内实验表表明，新新炭可快快速有效效的去除除THMMs和四四氯化碳碳，但吸吸附容量量（0.0466mg/g）不不大。2）普通通活性炭炭对饮用用水中有有机物（包包括有机机污染物物）有一一定的吸吸附作用用已被公公认，但但是普通通的颗粒粒活性炭炭不能保保证稳定定和长久久的去除除效果。TTHMss和四氯氯化碳的的去除率率时高时时低。3）普通通活性炭炭（GAAC）吸吸附工艺艺长期使使用过程程中，随随着通水水量的增增加，甚甚至出现现出水TTHMss和四氯氯化碳含含量增长长一倍以以上的情情况。造造成出水水THMMs和四四氯化碳碳增长由由于两方方面原因因：一是是已吸附附的THHMs和和四氯化化碳脱附附解析；二是卤卤代烃的的厌氧生生物降解解和厌氧氧微生物物产生的的甲烷通通过自由由基取代代反应生生成氯仿仿。可见见若设计计不合理理或管理理控制不不当，普普通活性性炭（GGAC）吸吸附很可可能成为为潜在的的污染源源。4）由于于普通活活性炭（GGAC）去去除THHMs和和四氯化化碳的不不稳定性性，因此此处理过过程和效效果不易易控制和和管理，只只能依靠靠长期运运行经验验和频繁繁的水质质检测来来人工操操作调节节，更难难以提高高自动化化程度。5）普通通活性炭炭（GAAC）去去除THHMs和和四氯化化碳的机机理决定定了该工工艺只能能部分降降解污染染物，不不能将TTHMss和四氯氯化碳进进行无害害化处理理。6）一般般情况下下，普通通活性炭炭（GAAC）在在通水440000倍炭床床体积后后，THHMs和和四氯化化碳的去去除率将将大大下下降，维维持在440%50%上下。由由于反冲冲洗并不不能将已已经吸附附的四氯氯化碳很很好的洗洗脱，因因此当活活性炭的的吸附值值选的很很小时，223个个月甚至至只有几几个周的的时间，炭炭床就将将处于吸吸附饱和和状态，碘碘值大幅幅度下降降，吸附附效能降降低，此此时必须须进行热热力或化化学再生生，一般般采用热热力再生生法，但但该法对对活性炭炭的强度度有很大大影响，同同时活性性炭的损损耗量也也比较大大，其再再生和更更换为操操作管理理带来很很多不便便，同时时也大大大增加了了制水成成本。虽然普通通活性炭炭（GAAC）去去除THHMs和和四氯化化碳存在在许多问问题，但但由于其其具有工工艺简单单、投资资较省、运运行费用用低等优优点，还还是适用用于小规规模、短短期处理理临时解解决问题题的情况况。5.1.2方案案二：光光催化氧氧化工艺艺光催化氧氧化是一一种高级级氧化（AAOPss）技术术，是针针对高浓浓度、难难降解有有机废水水的处理理而开发发的新型型水处理理技术。它它是对化化学氧化化法的改改进与强强化，根根据不同同的改进进措施，发发展出湿湿式催化化氧化、光光催化氧氧化、均均相催化化氧化和和多相催催化氧化化技术。其其特点是是具有超超强的氧氧化能力力，对有有机物去去除率高高，在去去除水中中微量TTHMss和四氯氯化碳等等致癌、致致畸及致致突变有有机物方方面与其其它现有有技术相相比有其其独特的的优点。催催化氧化化去除水水中有机机污染物物的机理理与其它它现有技技术截然然不同。其其超强的的氧化性性，可将将有机污污染物彻彻底氧化化成水、二二氧化碳碳等无害害的无机机小分子子物质。催催化氧化化处理运运行费用用低，水水处理成成本低。催催化氧化化处理设设备占地地面积小小，改造造工程简简单易行行，处理理流程不不产生二二次污染染。随着光催催化剂的的制备、固固载化技技术方面面日臻完完善，催催化氧化化技术已已逐渐为为人们所所认同，并已在环环境工程程中被大大规模推推广应用用。5.2 经济分分析比较较5.2.1 投投资估算算由上可见见，方案案二光催催化氧化化工艺只只相当于于方案一一普通活活性炭吸吸附工艺艺（GAAC）初初期投资资的1/3多一一点。5.2.2 运运行费用用由上可见见，方案案二光催催化氧化化工艺的的运行费费用（00.2775元/ m33）也远远低于方方案一普普通活性性炭吸附附工艺（0.336元/ m3）。5.3 方案比比较综合合评价根据项目目的特点点下面分分别从技技术先进进性、经经济性、环环境和自自然资源源三方面面对两方方案进行行综合评评价。5.3.1 技技术先进进性方面面方案二光光催化氧氧化工艺艺与方案案一普通通活性炭炭吸附工工艺（GGAC）的的去除机机理存在在本质上上的区别别，光催催化氧化化工艺在在去除水水中微量量THMMs和四四氯化碳碳等致癌癌、致畸畸及致突突变有机机物方面面的优越越性和可可靠稳定定的效果果是采用用普通活活性炭吸吸附工艺艺（GAAC）难难以达到到。5.3.2 经经济性方方面方案二光光催化氧氧化工艺艺较方案案一普通通活性炭炭吸附工工艺（GGAC）无无论是在在初期投投资及运运行成本本上都低低许多，而而且占地地面积也也节省了了不少。5.3.3 环环境和自自然资源源方案二光光催化氧氧化工艺艺处理过过程中不不存在废废水排放放，不产产生新的的污染源源，同时时对水资资源的利利用率高高，理论论上可达达到1000%。方案一普普通活性性炭吸附附工艺（GGAC）处处理过程程中对活活性炭吸吸附池需需进行经经常性和和定期的的冲洗，排排放大量量废水，冲冲洗活性性炭的废废水中含含有较高高浓度的的四氯化化碳，这这部分废废水是不不能直接接排出的的，否则则又将成成为一个个新的污污染源，因因此必须须进行一一定的处处理。如如果考虑虑这部分分的处理理费用及及增加设设备的运运转费用用，则该该方案的的可行性性更差。事事实上采采用活性性炭的方方式是一一种对水水中四氯氯化碳富富集然后后集中处处理的方方式，其其在运行行成本及及建设成成本方面面都很高高。从水资源源的利用用率来考考虑，方方案二中中几乎没没有什么么水资源源的费用用，而方方案一中中每年要要多耗掉掉11666400t水，以以每吨水水的成本本为1元元钱计算算，每年年自来水水水厂要要白白损损失11166440元。6. 结结论方案二是是目前针针对这种种受四氯氯化碳污污染的水水源水的的最佳处处理工艺艺。早日日采用这这种光催催化氧化化技术处处理受污污染的原原水，将将会有效效改善水水质，提提高人民民生活水水平。