Groundwater, Chlorinated Bransons tarafından kesintiye uğrar: Problemin Kapsamı

Krom kloralin (TCE) gibi kloral çözücüler ve karbon tetrachlorid, 20. yüzyılın başlarında toksik Substances ve endüstriyel üretim için yaygın olarak kullanılırlar.[Döneticileri ve yoğunlukları özellikle sudan daha yoğundur, çünkü onlar doğal intenasyona karşı en sık görülen organik kirleticiler ve formlar arasında batırılırlar.)

Bu bileşikler tipik altyüz koşullarda kolayca kırılmıyor. kloruniversite yapısı aerobik biyodegradasyona karşı direniyor ve düşük çözünürlükte, TCE için yavaş yavaş yavaş bir işlem sonrası su kaynaklarına sahip olabilirler. Çevre mühendisleri ve su sistemi yöneticileri için, ABD EPA'nın maksimum kirletici seviyesi (MCL) gibi yasal standartları güvenilir bir şekilde azaltan bir tedavi teknolojisi seçmek için devam ediyor.

Aktif Karbon Neden İlk Tedavi Seçeneği

Aktif karbon mevcut remediasyon teknolojileri arasında duruyor, çünkü fiziksel olarak kloroital olarak onları kimyasal olarak dönüştürmek yerine sudan klorlar. Bu ayrımı eksik olan siteler için önemli ölçüde toksik kız ürünleri üretebilir - örneğin, TCE degrads anaerobically to vinyl klorür, bilinen bir insan karsinojen. Aktif karbon adsorpsiyonları ebeveyn bileşiklerini ve onların sağlam bir şekilde, onları yönetilebilecek, gözlemlenen ve ya da yeniden üretilen veya yeniden üretilen veya yeniden üretilen bir faza konsantre eder.

Aktif karbon sistemlerinin yanlışlığı da yaygın olarak kabul edilebilirlerini açıklıyor. Granular aktif karbon (GAC) filtre gemileri, küçük bir galondan küçük bir dakika boyunca kloralanmış çözeltiler için birkaç galondan oluşan akış oranlarında, ABD'deki en yaygın tedavi teknolojisi için GAC'yi gerektirir.

Karbon Fiziksel olarak nasıl restore edilir Klorlu Mutfaklar

Moleküler Seviyede Bağlama Mekanizması

Aktif karbona olan adsorpsiyon öncelikle van der Waals kuvvetleri aracılığıyla meydana gelir - karbon materyalinin kitleye kıyasla son derece yüksek bir yüzey alanı olduğu zaman zayıf intermolecular.Tek bir yüksek kaliteli karbon miktarı 1200 metreden fazla bir yüzey alanı olabilir, yaklaşık olarak bir futbol sahasına eşdeğerdir.

Chlorinated çözücü molekülleri, su fazı ile çevrili olan, karbon yüzeyinin sınırlı olması anlamına gelir. Su molekülleri, kutup ve güçlü karbon yüzeyi için güçlü bir varlık. TCE veya PCE içeren sular, yakıt fazı ile dibine çevrilir, tedavi gemisinden çıkmak için su kirliliğini terk eder.

Pore Boyut Dağıtımı ve Temizlik Erişimi

Belirli bir kloralize için aktif karbon etkinliği, uygun büyüklükteki karbonlara prim koymak için kısmen daha büyük bağlıdır. Tri klorinal sıvısı, mikropore aralığına erişebileceği anlamına gelir. Per klorin, uygun büyüklükteki karbonlar için yüksek çözünürlükte bir prim koymakta fayda sağlar.

Aynı şekilde, termodinamik moleküllerin, bağlayıcı kapasitelerin çok fazla olduğu mikroporasyona kadar göç edebileceği oran genellikle 2 ila 10 metre arasında ayarlandığında, akış çok hızlıysa, termodinamik moleküller, klorun bulunduğu herhangi bir GAC sistemi için önemli tasarım parametrelerinden biri değildir.Eğer aktığı takdirde, su ünitesine göre yüksek oranda maliyet.

Etki Alan Performansı Faktörleri

İletişim Zamanı ve Yatak Derinliği

Boş yatak temas zamanı (EBCT) - 10 ila 20 dakika arasındaki karbon yatağın hacminin düşük verimli konsantrasyonlar için yeterli olması gerektiği gibi hesaplandı - kloruniversiteli çözücü kaldırmayı öngörmek için en önemli tasarım değişkenidir. Siteye özgü tedavi uygulamaları hedefleme TCE veya PCE, 10 ila 20 dakikalar arasındaki ortalama değerlerin düşük olması gerekir, ancak düşük maliyetli hedefler için gerekli olan minimum EBCT değerlerinin tamamının tamamının tamamının tamamının tamamının tamamının arttırılması ve karbon envanterini artırması gerekir.

Arka plan Su Kimyası

Doğal organik madde (NOM) mevcut in ⁇ , doğrudan kloralize edilmiş sıvılar ile karbon yüzeyindeki adsorpsiyon siteleri için uygundur.Mülteci ve fulvic asitleri, büyük organik molekülleri olan, karbon gözeneklerini ortadan kaldırmak ve mevcut yakıt kontaktlarını azaltmak için mevcut kapasiteyi azaltabilir, ancak trene maliyet ve karmaşık hale getirebilirler.

⁇ 'nin pH'ı da adsorpsiyonları etkiler, ancak etki, kloritatif organik bileşikler için daha az belirgindir.In very high pH levels (above 10), bazı klorlanmış çözücüler, kimyasal formlarını değiştirebilir ve potansiyel olarak reklamlarını azaltılabilirlik süreleri ile en doğal ⁇ 6 ila 8 arasında pH etkiler minimumda TCE ve PCE için minimumdur.

Co-Contaminant Yükleniyor

kloroital sıvı kirliliği ile birçok site de diğer organik kirleticiler içerir: Petrol hidrokarbonları, 1,1,1-trikoethane veya silüclü ürünleri, 2dikopi ve vinyl klorür gibi karmaşık bir organik bileşiklerin (VOCs) karışımı ile değiştirilebilir.Bu bileşikler, tek ikna edici siteler için rekabet eder ve varlığı, karbon çevrimi için gerekli olan karbon çevrimleri için gerekli olan hesaplamaları hızlandırabilir.

Sıcaklık Etkileri

Yeraltısu sıcaklıkları nispeten istikrarlı yıl boyunca, genellikle 8 ila 15°C'den sıtıtılmış iklimlerde değişir.Bu aralıkta, kloralize edilmiş çözücülerin aktif karbona olan adsorpiyonları yalnızca biraz daha hassastır, daha düşük sıcaklıklara karşı daha yüksek adsorpsiyon kapasitesinin düşük olması gerekir. Etki nadiren tasarım hesaplamaları dahil edilir, ancak operatörler mevsimsel olarak yeniden şarj edilen yüzeydeki bu sistemlerin yüzeydeki recharged ⁇ 'i tedavi etmesi gerekir.

Groundwater Remediation için Uygulama Yaklaşımları

Ex-Situ Pump-and-Treat Systems

Kombinasyon için aktif karbonun en yaygın uygulaması, eski pompa-ve-treat sistemleri altında su kullanmak için yeniden ayarlandığında, GAC içeren baskı gemilerinden geçtiği veya yüksek akış uygulamaları için paralel olarak su kullanmak için yeniden ayarlandığından emin olun.

Kurşunlu konfigürasyon kloral makineleri için standarttır çünkü karbon adsorpsiyon kapasitesinin hizmet ömrünü genişletir ve temiz karbon ile alınır.Eski polis teknesi yeni bir öncü tekne olur ve taze karbon gemisine yerleştirilir.

In-Situ Aktif Karbon Yaklaşımları

Son yıllarda, aktif karbon teknolojileri, klorunize edilmiş bir sıvıyağın çıkarılması için yol açtı. Mikro ölçekli veya kolloidal karbon partikülleri doğrudan kirlenmiş bir aquifer içine enjekte edilir. Karbon parçacıkları, bir permeable reaktif bölgeye bağlanır, tedavi edilen bölgeye akarlar.

Bu yaklaşım eski sistemler üzerinde birkaç avantaja sahiptir: Yukarıdaki temel altyapıyı ortadan kaldırır, operasyonel enerji gerekliliklerini azaltır ve iyilerin düşük geçirgenlik veya site erişim sınırlamaları nedeniyle alanları tedavi edebilir.U.S. EPA, TCE ve PCE'nin enjeksiyon sonrası bölgelerinde uzun vadeli izleme gerekliliklerini ve atıkların etkinliğini azaltmış durumdayken, aktif araştırma konularının yer aldığı bölgelere göre tedavi edilebilirliğini gösterir.The HubT:0).U.S. EPA, TCE ve PCE'nin uzun vadeli izleme koşullarını değerlendirmede bulunmuştur.

Çalışma Kapasitesi ve Karbon Değiştirilmesi Frekans

Karbonlu sıvılar için aktif karbonun adsorbat kapasitesi genellikle rekabetçi adorpsiyonları ile ölçülür, NOM fouling ve kütle transfer sınırlamaları nedeniyle TCE için 100-300 mg TCE'nin kapasitelerini gösterebilir.

Bu çalışma kapasitesi doğrudan karbon değiştirme frekansına dönüştürülür, bu da operasyonları ve bakım maliyetlerini artırır.Bir site 500 μg/L TCE'yi 50 mg/g'nin karbon çalışması kapasitesiyle tedavi eder, her 20.000-pound karbon gemisi, her bir atılımdan önce yaklaşık 4.8 milyon galonlara tedavi eder - sürekli işlemden yaklaşık 33 gün sonra eşitlenir.

Yeniden nesil ve Spent Carbon Management

Aktif karbon kloralize edilmiş çözücülerle doygunlaşırken, operatörler iki birincil seçeneği vardır: bakire karbon ile değiştirilmesi veya mevcut termal yenileme ile değiştirilmesi. Virgin karbon değiştirilmesi operasyonel olarak basittir: harcanan karbon kaldırıldı ve ticari bir tesiste restore edildi ve yenilendi ve yenilendi ve taze karbon, gemiye yükleniyor.

Kontrollü bir atmosferde 800-900 °C, orijinal adsorbat kapasitesinin %90-95'ini büyük sistemler için geri yükleme ve yeniden üretilen karbon, daha sonra büyük sistemler için genel yaşam döngüsü maliyetlerini azaltabilir. Ancak, termal yenileme önemli enerji girişi ve özel ekipman gerektirir ve her yenilenme yapısı bazı beslenme kaybı ve yeniden yapılanma yapı bozulmasına neden olur.

Alternatif Tedavi Teknolojileri Üzerinde Avantajları

Birkaç başka teknoloji kloralize çözücüleri ⁇ 'den kaldırabilir, her biri belirli güçlü ve kısıtlamalarla. Hava şeritli transferler paketlenmiş kuleleri veya diffüz aerasyon kullanarak hava kirliliğini önlemek için sudan uçucu organiks transferleri gerekir. yüksek Henry'nin yasası sabitleri ile bileşikler için yüksek çözünürlük ve maliyetle oldukça etkilidir.

Kimyasal oxidasyon hidrojen peroksit, ozon veya persulfate, kloroital sıvılar kullanılarak veya daha fazla situ ile yok edilebilir. Gelişmiş oxidasyon süreçleri tam mineralizasyon elde edebilir, ancak su kimyası için hassastır, dikkatli pH kontrolü gerektirir ve her zaman optimize edilemez ürünler üretebilir.Dehalococcoitler gibi biyolojik tedavi, uzun vadeli tesisat yönetimi için etkili olabilir, ancak hastalar yavaştır ve bakteriler, ancak belirli elektron bağışçıları ve çevresel koşulları gerektirir ve bu da her zaman alan ölçeğinde kullanılamaz.

Aktif karbon adsorpsiyonu kirleticileri yok etmez, ancak onları düşük konsantrasyonlara güvenilir bir şekilde kaldırır, minimum işlem kontrolü ile çalışır ve GAC sistemleri üzerinde verimlilik kaybetmeden elde edilen dalgalanmalar ile çalışır (Dönder)[Dönetici temizlenmeler için, su kimyası değişkendir, veya operatör uzmanlığının sınırlı olduğu yerde, karbon adsorpsiyonu en sağlam ve öngörülebilir seçenek olarak kalır.

Gelişen Araştırma ve Sonraki-Generation Carbon Materials and Next-Generation Carbon Materials

Aktif Karbon Fiber Kompozitler

Araştırmacılar aktif karbon fiber bez geliştiriyor ve kloroitallerin daha hızlı bir şekilde çıkarılmasını sağlıyorlar. Fibers, tipik olarak 10-20 μm in çapında, kloralize edilmiş çözücülerin hızlı bir şekilde kullanılmasını sağlayan kısa difüzyon yolları var. Karbonlu laboratuvar çalışmalarında, fiber malzemeler TCE kaldırma için GAC'nin eşdeğer kütlelerinden iki kat daha uzun süre boyunca göstermiştir.

Yüzey-Modified Carbons

Aktif karbon yüzeylerinin kimyasal modifikasyonu kloralize edilmiş çözücüler için seçiciliği artırabilir. Hidrojenli-özelleştirici gruplar veya metal impregnasyon ile tedavi, adsorbedi bileşikler için adsorbedi enerjilerini geliştiren özel bağlayıcı siteleri yaratabilir.Demokratlı karbonlar, adsorbedi olmayan kirleticileri kısmen azaltabilme yeteneğine sahiptir.

Low-Cost Alternative olarak Biochar

Tarım atıklarından veya ormanlık kalıntılarından 400-700 °C'nin sıcaklıklarında üretilen biyokar, performans ve fiyat arasında% 20 ila% 60 oranında klor edilebilir bir işlem hacmi sunabilir.Geçmiş ısıtımı ve piroliz koşulları olmadan biyokütleli ısıtımı artırmanın temel kısıtlamalarının düşük maliyetli olduğu yüksek tedavi hacmi için, biyokar, performans ve fiyat arasında kabul edilebilir bir ticaret-off sunabilir.

Yeni Tedavi Sistemleri için Tasarım

Hibrit devretme için aktif karbon sistemlerini tasarlayan mühendisler, EBCT ve akış oranının ötesinde birkaç ilgili parametre dikkate almalıdır. Geminin uzunluğu ve yatak derinliği, enerji gereksinimlerine bağlı olarak 3 ila 6 feet arasında bir yatak derinliğini etkiler, basınç gemileri 10 feet veya daha fazla yatağın yataklarını barındırabilir.

Karbon parçacığı da performansı etkiler. Küçük parçacıklar (örneğin, 8x30 ağ) daha kısa difüzyon yolları nedeniyle daha fazla adsorpsiyon kinetiği sunar ve daha sık tekrar yıkamak için yıkamak gerekir. Büyük GAC, hidrolik ve adsorpsiyon performansı arasında pratik bir dengeyi temsil eder.

İzleme ve Operasyonel En İyi Uygulamaları

Hibrit bir çözücü için bir GAC sistemi etkili bir operasyon, büyük sistemler için sürekli izleme gerektirir, ancak haftalık veya haftada bir laboratuvar analizi daha küçük yüklemeler için standarttır.

Operatörler, karbon değiştirme programları ve GAC izleme protokollerinin neden olduğu performans bozulmalarının veya değişikliklerin tespit edilmesi için site yöneticilerinin karbon değiştirme planlarını ve uyarılama sistemlerini iyileştirmelerini sağlar.TheFLT:0Interstate Technology and Regulationy Council (ITRC)[FLT 1: 1 )

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Aktif karbon adsorpsiyonu, kloralize edilmiş çözücüleri nötralize etmek için en yaygın olarak kullanılan teknolojidir, çünkü bu bileşiklerin kalıcı, toksik doğasına etkili bir şekilde hitap eder. Fiziksel adsorpsiyon mekanizması TCE, PCE ve ilgili çözücüler kimyasal dönüşüme güvenmeksizin, hem de geniş bir alan koşulları için güvenilir efflu kalite sağlamak için çalışır.

Karbon malzemelerde devam eden ilerlemeler - aktif karbon fiberler, yüzey destekli medya ve biyokar dahil - performans zarfını genişletmek ve yaşam döngüsü maliyetlerini azaltmak için söz verir. Çevre uzmanları, nesiller için devam eden kloratlı çözücüler için karşı karşıya kalabilirler, aktif karbon, devam eden araştırmalardan itibaren bugün güven ile uygulanabilir kanıtlanmış bir çözüm sunar.