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Hot News废水基质与过程控制
上篇文章讲了紫外高级氧化处理中光子的效率中的从光化学原理到工艺设计的核心考量,这篇文章将继续讲废水基质与过程控制。
废水基质的复杂影响:效率的“抑制者"
废水中的背景溶解性有机物(DOM)、有色物质等,如同“光子海绵",会与目标氧化剂争夺光子,显著降低目标反应的光子捕获效率。
高浓度的碳酸根(CO₃²⁻)、碳酸氢根(HCO₃⁻)、氯离子(Cl⁻)等会充当·OH清除剂,与目标污染物竞争消耗已生成的·OH,导致氧化剂的有效利用率(表观量子产率Φ的)下降。
为了减少这些影响,优化策略为前端设计预处理工艺,通过混凝、沉淀、吸附等物理化学方法预先去除大部分悬浮物和部分DOM,提升进水UVT,这是提高光子传输的经济有效的手段之一。另外,氧化剂的精准投加也是非常有效的办法,通过在线水质仪表(UV254、COD、ORP等)实现氧化剂(H₂O₂,臭氧,氯等)的前馈-反馈联动投加,避免过量投加。过量氧化剂不仅浪费药剂,其自身也会成为·OH的淬灭剂。
从“粗放"到“精准",离不开智能化的控制系统。

实时感知灯管输出强度衰减和石英套管结垢情况,联动自动清洗系统或补偿UV剂量。
作为反映体系氧化能力的间接指标,可用于优化氧化剂投加量。
尤其是在光芬顿工艺中,需通过pH计精确控制,实现反应过程的高效,其反应区pH应在最佳范围(如 3.0-3.5)。
建立以紫外剂量(Fluence) 为核心控制参数的系统。
紫外线剂量是辐照度对时间的积分,是光子的量化指标,是控制光化学反应效率及效果的直接驱动力。系统应根据进水流量和UVT,动态调整灯管功率或数量,以维持恒定的目标UV剂量,实现“按需供能",避免电能浪费。

致力于UV-AOPs工艺过程中将紫外线光子的极值提升,需要将“光子效率"置于工艺设计决策的中心位置,要求:

从“能量黑箱"思维转向“光子路径"思维:不仅要关心输入了多少瓦的电,更要追踪每一个瓦特转化成了多少有用的光子,这些光子又经历了怎样的命运,最终有多少有效地转化为了我们所需的化学氧化作用。

将光谱匹配作为工艺选型的基石:在选择UV/H₂O₂、光芬顿或其他工艺时,首要问题应是:“我所用的氧化剂/催化剂,最匹配哪种光源的光谱?"

将反应器视为光-流-化耦合的精密设备:其设计必须基于对废水光学性质(UVT)的精确认知,并通过CFD等工具光场与流场的协同效应。

承认预处理与智能控制的重要性:面对复杂的工业废水仅靠或要求严格的再生水,仅仅通过提高紫外线灯 UV功率来“硬刚"是极不经济的,高效的预处理和精准的过程控制,是保障核心单元(UV反应器)能在高光子效率区间运行的关键保障。
展望未来,随着UV-LED、准分子灯等新型光源技术的成熟,以及计算化学、CFD模拟和人工智能控制技术的深入应用,我们有望实现对特定废水体系定制化的“光子管理方案",最终将紫外高级氧化工艺提升到一个更高效、更经济、更智能的新水平。唯有深入理解并优化光子效率,才能让光化学这把利刃,在优质饮用水、高品质再生水、高难工业废水预处理的工艺应用上发挥出真正的价值。
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