Trong nhiều ứng dụng xử lý nước và nước thải, có một số chất gây ô nhiễm khó giảm bằng phương tiện vật lý, hóa học hoặc sinh học. Trong những năm gần đây, đã có một mối quan tâm ngày càng tăng về dược phẩm trong môi trường nước uống và nước. Thuốc trừ sâu bị cuốn vào dòng chảy từ các trang trại vào nguồn cung cấp nước ngọt. Các sản phẩm chăm sóc cá nhân thường được rửa xuống cống vào bất kỳ hệ thống nào mà chúng được liên kết. Nước rỉ rác là một loại hợp chất độc hại có thể rò rỉ vào nguồn nước ngầm. Các chất gây ô nhiễm như vậy rơi vào loại vi chất, vì chúng rất nhỏ. Chỉ riêng kích thước của chúng là một phần lý do, chúng rất khó loại bỏ khỏi nước và nước thải bằng một số phương tiện. Loại bỏ hiệu quả hơn đòi hỏi một quá trình oxy hóa mạnh mẽ hơn, quá trình này được gọi là quá trình oxy hóa tiên tiến (AOP).

Quá trình này tạo ra các tác nhân oxy hóa mạnh mẽ dưới dạng hydroxit (OH^–), nhưng cụ thể hơn, biến thể trung tính của nó là gốc hydroxyl (OH). Khả năng oxy hóa của nó là gấp đôi so với clo, một chất khử trùng thường được sử dụng. Các gốc hydroxyl là động lực đằng sau nhiều quá trình oxy hóa tiên tiến. Ozone (O₃), hydro peroxide (H₂O₂) và ánh sáng cực tím (UV) thường được sử dụng trong các kết hợp khác nhau để tạo ra ⦁OH với số lượng đủ để làm giảm các chất ô nhiễm hữu cơ (và một số chất vô cơ). Quá trình này có thể làm giảm nồng độ chất ô nhiễm này, có khả năng từ hàng trăm phần triệu (ppm) xuống chỉ còn vài phần tỷ (ppb).

Các gốc này không chọn lọc, do đó, chúng tấn công hầu hết các vật liệu hữu cơ. Sau khi các chất gây ô nhiễm này được phân hủy một lần bởi gốc ⦁OH, chúng tạo thành các chất trung gian. Các chất trung gian đó tự phản ứng với các chất oxy hóa và khoáng hóa thành các hợp chất ổn định.

Quá trình oxy hóa tiên tiến đã được khoảng vài năm. Do đó, quá trình này đã chứng minh tính hữu dụng của nó, tuy nhiên, nó vẫn đang được nghiên cứu và tối ưu hóa cho phù hợp.

Một quá trình điều trị mạnh mẽ như quá trình oxy hóa tiên tiến có nhiều lợi ích, nhưng nó cũng có những nhược điểm.

Đây chỉ là một vài ưu và nhược điểm của quy trình đặc biệt này:

Ưu điểm

• Tốc độ phản ứng nhanh

Phân tử OH có một số tốc độ phản ứng nhanh nhất trong số tất cả các chất oxy hóa được sử dụng để xử lý nước và nước thải do khả năng oxy hóa cao và bản chất không chọn lọc của chúng. Những phản ứng nhanh này dẫn đến thời gian duy trì thấp hơn nhiều so với các quy trình điều trị thông thường khác.

• Dấu chân nhỏ

Do khả năng oxy hóa của gốc ⦁OH, các đơn vị quá trình oxy hóa nâng cao không cần nhiều diện tích đất để xử lý tốc độ dòng chảy cần thiết cho hệ thống.

• Về mặt lý thuyết, không đưa các chất độc hại mới vào nước

Một trong những vấn đề với khử trùng bằng clo là các sản phẩm phụ có độc tính cao (DPB's) có thể phát sinh sau khi xử lý. Để ngăn chặn những sản phẩm phụ này, thường cần thêm một bước khử clo trước khi có thể thực hiện bất cứ điều gì khác với nước đã xử lý. Phân tử ⦁OH có thể kết hợp để tạo ra nước. Các vấn đề lớn nhất sẽ là sự hình thành bromat và peroxide dư thừa, nhưng những vấn đề này có thể được giải quyết trong một hệ thống quy trình oxy hóa tiên tiến được thiết kế tốt.

• Khoáng hóa chất hữu cơ

AOP có thể chuyển đổi các vật liệu hữu cơ trong nước thành các hợp chất vô cơ ổn định như nước, carbon dioxide và muối.

• Có thể xử lý gần như tất cả các vật liệu hữu cơ và có thể loại bỏ một số kim loại nặng

Bản chất phản ứng cao của ⦁OH có nghĩa là các phân tử này sẽ tấn công hầu hết mọi vật liệu hữu cơ mà không phân biệt đối xử, và do đó, có thể loại bỏ nhiều chất gây ô nhiễm khác nhau trong một bình phản ứng, bao gồm giảm một vài kim loại nặng.

• Có thể làm việc để khử trùng

Đặc biệt khi được sử dụng với khử trùng bằng tia cực tím, khả năng oxy hóa của các hệ thống AOP khiến chúng có khả năng hoạt động như một bước khử trùng cho bất kỳ mầm bệnh nào có thể có trong nước.

• Không sản xuất bùn như với các quá trình hóa học hoặc sinh học

Một quá trình oxy hóa tiên tiến không xử lý nước và nước thải bằng cách chuyển các chất ô nhiễm sang một giai đoạn khác. Các quy trình xử lý khác tạo ra các chất rắn như bùn cần được lọc ra và xử lý riêng.

• Không tập trung chất thải để xử lý thêm

Các giải pháp xử lý như màng dẫn đến tăng nồng độ các chất gây ô nhiễm chất thải, vì chúng chỉ tách nước sạch khỏi các hợp chất ô nhiễm. AOP trong khi đó phản ứng trực tiếp với các chất ô nhiễm và giảm chúng thành các hợp chất vô hại. Do đó, quá trình này làm giảm nồng độ của chúng trong nước thải.

Nhược điểm

• Vốn tương đối cao và chi phí vận hành / bảo trì

Có lẽ nhược điểm lớn nhất của quy trình AOP là chi phí của nó. Đáng kể nhất là chi phí vận hành và bảo trì từ các thuốc thử hóa học và năng lượng cần thiết để vận hành hệ thống.

• Hóa học phức tạp phù hợp với các chất gây ô nhiễm cụ thể

Quá trình oxy hóa tiên tiến có một số biến thể khác nhau. Những biến thể này cần phải được lựa chọn cẩn thận để xử lý hiệu quả nước / nước thải. Quá trình này cũng là một quá trình phụ thuộc vào liều lượng, vì vậy lượng phân tử ⦁OH thích hợp được hình thành để đạt được mức độ điều trị mong muốn. Hóa học phức tạp như vậy, có thể sẽ cần các kỹ sư có tay nghề cao để thiết kế hệ thống chính xác.

• Loại bỏ peroxide dư có thể cần được xem xét

Các hệ thống quá trình oxy hóa nâng cao sử dụng hydro peroxide nên được kiểm soát cẩn thận đối với H dư₂O₂ vì nó có thể có tác động tiêu cực tiềm ẩn trong các bước điều trị sau này. Hydrogen peroxide còn lại này có thể gây hại cho con người. Tuy nhiên, thiết kế cẩn thận của hệ thống có thể ngăn chặn H2O2 dư thừa và bất kỳ hậu quả liên quan.

Bạn đang xem xét tích hợp một quá trình oxy hóa tiên tiến cho hệ thống xử lý nước hoặc nước thải của bạn? Liên hệ với Genesis Water Technologies tại 1-877-267-3699 hoặc qua email tại khách hàng hỗ trợ@genesiswatertech.com cho một tư vấn ban đầu miễn phí để thảo luận về ứng dụng của bạn.