Oksitetratsiklin va 2-metilizoborneolni ikki bosqichli faollashtirilgan uglerodning sinergetik kukunli faol uglerod-bosqichli dozalash orqali olib tashlash samaradorligi va jarayonlarini optimallashtirish

“Ichimlik suvi sifati boʻyicha standartlar” (GB 5749-2022) toʻliq tatbiq etilishi bilan hid{4}}2-metilizoborneol (2-MIB) va oksitetratsiklin kabi hidni keltirib chiqaruvchi moddalar, shuningdek, mikropollun, mikropollun, antibakterial moddalar, oksitetratsiklin kabilar mavjud. qattiq nazorat doirasi. An'anaviy koagulyatsion-cho'kma{12}}filtrlash-dezinfeksiya jarayonlari odatda bu ikki turdagi hidrofobik iz organik moddalarni umumiy olib tashlash tezligini 30% dan kamroq qiladi, bu esa suv sifati xavfsizligi va sensor sifatining ikki tomonlama talablariga javob berish uchun etarli emas. Hozirda maishiy suv inshootlari mikroifloslangan suv manbalarini favqulodda/muntazam nazorat qilish uchun-mahalliy faollashtirilgan ugleroddan (PAC) odatda foydalanmoqda. Biroq, yagona PAC jarayoni cheklangan adsorbsiya vaqti, raqobatbardosh adsorbsiya aralashuvi, yuqori dozalash xarajatlari va qoldiq ifloslantiruvchi penetratsiya kabi kamchiliklarga ega. Filtr yuzasiga donador faollashtirilgan uglerodni (GAC) “PAC oldingi adsorbsiyasi + GAC chuqur ikkilamchi adsorbsiyasi” ketma-ket to‘siq jarayonini hosil qilish uchun asta-sekin murakkab mikroifloslangan suv bilan bog‘liq yangi qurilgan, yangilangan va kengaytirilgan suv inshootlari uchun asosiy texnologiyaga aylanib bormoqda. Ushbu maqola adsorbsiya mexanizmidan, samaradorlik chegarasidan, asosiy ta'sir etuvchi omillardan va muhandislik sinergiyasi mexanizmidan boshlab ikki bosqichli faollashtirilgan uglerod jarayoni orqali oksitetratsiklin va 2-MIBni olib tashlash naqshlarini tizimli ravishda tahlil qiladi. U suv inshootini yangilash, reagent tanlash va operatsion optimallashtirish uchun nazariy asoslar va amaliy echimlarni taqdim etadi, shu bilan birga birlashtirilgan oksidlanishdan oldingi va biologik faollashtirilgan uglerod (BAC) kabi integratsiyalashgan jarayonlarning kelajakdagi rivojlanish yo'nalishini ko'rib chiqadi.

1.1 Maqsadli ifloslantiruvchi moddalarning molekulyar xususiyatlari

Oksitetratsiklin (OTC) - molekulasida bir nechta gidroksil va aminokislotalarga ega bo'lgan tetratsiklin{0}}sinf qutbli antibiotik. Tabiiy suv havzalarida u tsvitterion shaklida mavjud bo'lib, gumin kislotasi kabi tabiiy organik moddalar (NOM) bilan adsorbsiya uchun osonlik bilan raqobatlashadi{2}}Metilizoborneol (2{4}}MIB) qutbsiz, past{5}}molekulyar-bo'lib, u o'xshash moddalarga ega{10} 2-10 ng/L, an'anaviy oksidlovchilarning to'liq minerallashuvini qiyinlashtiradi. Ikkalasi ham ko'pincha suv omborlari va daryoning xom suvlarida yozgi yuqori suv o'tlari davrida "iz, recalcitrant mikro ifloslantiruvchi moddalar" ning tipik toifasiga kiradi.

1.2 An'anaviy jarayonlarning cheklovlari Koagulyatsiya, cho'ktirish va filtrlash qurilmalari birinchi navbatda to'xtatilgan va makromolekulyar bog'langan ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlaydi, erigan 2-MIB va oksitetratsiklin uchun atigi 10% -25% gacha olib tashlash tezligiga erishadi. Oldin{6}}xlorlash va bir bosqichli{9}}suyuq xlor bilan zararsizlantirish oson dezinfeksiya qo‘shimcha mahsulotlarini hosil qiladi va 2-MIB uchun cheklangan oksidlanish samaradorligiga ega. Yakuniy{11}}nuqtalarni dezinfeksiya qilishning o‘zi ushbu ikki turdagi moddalarni mos ravishda nazorat qilishga erisha olmaydi; adsorbsiyaga asoslangan chuqur tozalash texnologiyalaridan foydalangan holda ko'p darajali to'siqni qurish kerak.

2.1 Adsorbsion mexanizm PAC adsorbsiyani mikroporlarni to'ldirish, van der-Vaals kuchlari, p-p konjugatsiya va vodorod bog'lash orqali amalga oshiradi: oksitetratsiklin uchun kimyoviy adsorbsiya va kompleks hosil qilish adsorbsiyasi ustunlik qiladi; 2-MIB uchun jismoniy mikroporlarni toʻldirish ustunlik qiladi. Adsorbsiya kinetikasi psevdo{5}}ikkinchi-tartibli modelga mos keladi va izotermlar asosan Freundlix modeliga mos keladi. Ko'mir-asosidagi yuqori-yod-qiymatli kislota-yuvilgan PAC, o'zining yaxshi rivojlangan mikrog'ovak tuzilishi va-guruhlarning kuchliroq moslashuvchanligi tufayli yog'ochga asoslangan PACdan ustundir.

2.2 Haqiqiy olib tashlash samaradorligi

Oksitetratsiklin uchun: Kichik{0}}miqyosdagi sinov sharoitlarida 75 mg/L PAC dozasi 1 mg/l oksitetratsiklin uchun 99% dan ortiq olib tashlash tezligiga erishdi. Xom suvda fon DOC mavjud bo'lganda, haqiqiy suv tozalash inshootlari 1-35 mg / L qo'shib, ug/L oksitetratsiklin darajasini xavfsiz darajada nazorat qilishi mumkin. Biroq, NOM tomonidan raqobatbardosh adsorbsiya adsorbsiya qobiliyatini 30% -50% ga kamaytiradi.

2-MIB uchun: 15-30 mg/L PAC dozasi va 60 daqiqadan ortiq yoki unga teng bo'lgan aloqa vaqti ng/L 2-MIB uchun 40% -70% gacha olib tashlash tezligiga erishdi. Adsorbsiyaning birinchi soati tez adsorbsiya fazasidir; aralashtirish tankida qolish vaqtini uzaytirish samaradorlikni sezilarli darajada oshiradi. Yuqori qoldiq xlor va pH darajalari adsorbsiya qobiliyatini inhibe qiladi.

Jarayonning kamchiliklari: Dastlabki dozalash gidravlik yashash vaqti bilan cheklanadi. Yosunlarning yuqori o'sishi davrida NOM va suv o'tlari sekretsiyasi adsorbsiya joylarini egallaydi va bu osonlik bilan "dastlabki moslashishga, keyin esa keyinchalik muvaffaqiyatga" olib keladi. Katta favqulodda dozalar loy yukini va foydalanish xarajatlarini oshiradi va ba'zi zaif adsorbsiyalangan ifloslantiruvchi moddalar filtr oqava suvlari bilan birga chiqib ketadi.

3.1 GAC adsorbsion xususiyatlari
GAC sobit yotoq konfiguratsiyasida 10–20 daqiqa boʻsh yotqizish vaqti (EBCT) bilan ishlaydi, bu sekin diffuziyaga va PAC chiqindisida qoldiq 2-MIB izi va oksitetratsiklinning chuqur adsorbsiyasiga erishadi. Uzoq muddatli operatsiya davomida hosil bo'lgan biologik faollashtirilgan uglerod (BAC) qatlami bir vaqtning o'zida mikrobial degradatsiya va adsorbsiya regeneratsiyasining sinergik ta'siriga erishadi. GAC yolg'iz ishlaganda, 2-MIBni olib tashlash darajasi 70%–80% ga yetishi mumkin va past konsentratsiyali oksitetratsiklinni olib tashlash darajasi taxminan 50%–65% ni tashkil qiladi, lekin dastlabki adsorbsiya qobiliyati nisbatan past va ishga tushirish davri uzoq.

3.2 Ikki qatlamli{1}}Filtr tuzilmasining afzalliklari
Kvars qum filtr muhiti ustiga 0,6–1,2 m GAC qatlamini (uglerodli qum filtri) yotqizish PAC tomonidan to'liq adsorbsiyalanmagan kolloid ifloslantiruvchi moddalarni ushlab turishi, pastki qum filtri qatlamini himoya qilishi va bir vaqtning o'zida uzoq muddatli barqaror chuqur tozalashga erishish uchun filtrning uzluksiz ishlashi afzalliklaridan foydalanishi mumkin. Qayta yuvish jarayoni GAC yuzasidagi adsorbsiya joylarini qisman yangilashi va xizmat muddatini uzaytirishi mumkin.

4.1 Ikki bosqichli adsorbsiyaning sinergik mantiqi-

Yukning tasnifi: PAC eng yuqori kontsentratsiyali ifloslantiruvchi moddalarni tezda adsorbsiyalaydi va old qismida organik moddalar uchun katta molekulalar bilan raqobatlashadi, bu esa GACning adsorbsion yukini va zaharlanish tezligini kamaytiradi; GAC "qo'pol adsorbsiya - nozik adsorbsiya" gradient to'sig'ini hosil qilib, kirib boradigan maqsadli moddalarga "nozik ishlov berish" ni amalga oshiradi.

Suv sifatini yaxshilash: PAC suv oqimining loyqaligini va NOMni pasaytiradi, GAC oqimining sifatini optimallashtiradi va 2-MIB va oksitetratsiklin uchun GAC ning adsorbsion qobiliyatini oshiradi; GAC nozik PAC kukunini saqlab qoladi, bu esa uglerod kukunining quvur liniyasi tarmog'iga kirishiga yo'l qo'ymaydi.

Xarajatlarni optimallashtirish: Ikki bosqichli kombinatsiya PAC dozasini 20%–40% ga kamaytirishi va GAC ​​regeneratsiya siklini 1–2 yilga uzaytirishi mumkin. Umuman olganda, uning ishlash tejamkorligi bir martalik yuqori{6}}dozali PAC yoki sof GAC jarayonlaridan ustundir.

4.2 Sinergetik ta'sirga ta'sir qiluvchi asosiy omillar

PAC tanlash va dozalash nuqtasi: aralashtirish idishiga PAC qo'shing/flokulyatsiyadan oldin, 40-90 daqiqadan kattaroq yoki unga teng bo'lgan aloqa vaqtini ta'minlang; yod qiymati 1000 mg/g dan yuqori yoki unga teng bo'lgan ichimlik suvi darajasidagi PAClarga ustunlik bering va metilen ko'ki qiymati 200 mg/g dan katta yoki unga teng (suvga oid gigiena ruxsatnomasi- bilan).

GAC zarrachalarining o'lchami va filtr qatlamining qalinligi: 8×30 ko'mir-asosidagi maydalangan pemza 2-MIB uchun ko'proq mos keladi, 12-20 mesh antibiotiklar uchun mos keladi; EBCT 12 daqiqadan katta yoki unga teng oksitetratsiklinning barqaror chiqarilishini ta'minlaydi.

Suv sifati shartlari: Neytral pH (6,5–8,5), past qoldiq xlor va o‘rtacha oksidlanishdan oldingi (O₃ 0,3–0,8 mg/l) har ikki turdagi moddalar uchun ham ikki bosqichli jarayonning sinergetik olib tashlash tezligini 90% dan oshirishi mumkin.

4.3 Muhandislik dasturlari natijalarining qisqacha mazmuni

Mavjud suv zavodlarida tajriba{0}}miqyosda va ishlab chiqarish sinovlari shuni ko'rsatadiki, an'anaviy PAC (10–20 mg/L) va GAC ​​ning uglerodli qum filtridagi birikmasi 2-MIB (10–100 ng/L) uchun umumiy olib tashlash tezligiga 80%–92% va chiziqli (oxytetracy/L/1) uchun 85%–95% gacha erishadi. Bu bitta PAC (50% -70%) yoki bitta GAC ​​(60% -75%) tozalash darajasidan sezilarli darajada ustundir va oqava suv GB 5749-2022 talablariga va kelajakda mikroifloslantiruvchi moddalarni nazorat qilishning yanada qattiq standartlariga javob berishi mumkin.

Adsorbsiyaning to'yinganligi va ikkilamchi chiqarilishi: issiqlik regeneratsiyasi yoki almashtirish mexanizmlarini qo'llagan holda, GACning erta ogohlantirish va hid/antibiotik monitoringi tizimini yaratish; ifloslantiruvchi moddalarning teskari oqimining oldini olish uchun PAC loyini yo'q qilishni standartlashtirish.

Bioxavfsizlik xavflari: BAC bilan ishlash jarayonida biofilmning haddan tashqari ko'payishi va biologik metabolik qo'shimcha mahsulotlarning paydo bo'lishiga to'sqinlik qilish uchun qayta yuvish intensivligi va siklini nazorat qiling; post-dezinfeksiya punktlari quvurlar tarmog‘idagi qoldiq xlorning standartlarga mos kelishini ta’minlaydi.

Jarayonni birlashtirishni yangilash: PAC "oksidlanish degradatsiyasi-PAC adsorbsiyasi-GAC/BACni chuqur tozalash" jarayonida sinergetik ta'sirga erishishdan oldin oksidlanishdan oldingi yoki past dozali ozon (O₃/H₂O₂) qo'shilishi.

Xulosa va istiqbol

Mamlakatimdagi ichimlik suvi xavfsizligini “muvofiq suv taʼminoti”dan “sogʻlom va yuqori sifatli suv taʼminoti”ga oʻtkazishning hozirgi sharoitida filtr qatlamiga faollashtirilgan faol uglerodning granulyar adsorbsiyasi bilan birlashtirilgan-faollashtirilgan kukunli qoʻshilishi suvni tozalashning samarali, moslashuvchan va eng tejamli usuli hisoblanadi. Xitoyda oksitetratsiklin va 2-MIB kabi mikro{3}}ifloslantiruvchi moddalarning birgalikda mavjudligi uchun muhim sinergik afzalliklarga ega. Kelajakda suvni tozalash texnologiyalari "aniq adsorbsiya, aqlli dozalash, insitu{8}}regeneratsiya va bir nechta ifloslantiruvchi moddalarni sinergetik nazorat qilish" yo'lida rivojlanadi. Faollashgan uglerod sirtini modifikatsiyalash, funksionallashtirilgan bioko‘mir va membrana-uglerod birikmasi kabi yangi texnologiyalar orqali suv manbalarida mavsumiy murakkab ifloslanishni bartaraf etish uchun suvni tozalashning integratsiyalashgan tizimi quriladi, bu esa shahar va qishloq ichimlik suvi xavfsizligi uchun yanada mustahkam texnik kafolat beradi.