从水中去除顽固有机化合物的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及使用亚微米粉末活性碳增加从水，特别是地下水和饮用水中去除PFAS和其他顽固有机化合物污染物的系统和方法。固有机化合物污染物的系统和方法。固有机化合物污染物的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从水中去除顽固有机化合物的系统和方法


[0001]本专利技术涉及用于从水中去除顽固的有机化合物，包括全氟和多氟烷基物质的系统和方法。特别地，本专利技术涉及使用亚微米粉末活性碳结合陶瓷膜过滤从水中去除此类污染物的系统和方法。本专利技术还涉及用于浓缩和去除排放的碳的系统和方法。

技术介绍

[0002]全氟和多氟烷基物质(“PFAS”)，包括它们的前体和相关范围，例如全氟辛烷硫酸(“PFOS”)和全氟辛酸(“PFOA”)，是耐水和耐油的化合物。它们是人造化合物，已用于各种行业，包括地毯、室内装潢和消防泡沫。然而，这些化合物具有生物累积性和已知的致癌性，将它们从水中，特别是从地下水和饮用水中去除，是一个重要的环境问题。由于强大的氟碳键，PFAS化合物可以抵抗常见的处理方法，包括生物和化学氧化。
[0003]从水中去除PFAS的一种更常见的方法是颗粒活性碳(“GAC”)或粉状活性碳(“PAC”)处理系统。顾名思义，GAC使用粒状活性碳去除各种污染物，包括有机顽固化合物，如PFAS等。在典型的GAC系统中，一个罐包含粒状活性碳，该罐具有足够的尺寸以保持待处理的水流足够长的时间使污染物与GAC反应。在反应过程中，PFAS和其他有机化合物附着在粒状活性碳的表面，即被粒状活性碳吸附。
[0004]使用后，有机污染物化合物的吸附减少到系统不再有效的程度。换句话说，当污染物的吸附量低于所需的处理要求时，就会发生穿透(breakthrough)。此时，必须关闭典型系统，移除粒状活性碳并进行适当修复。根据过滤的污染物，用过的GAC，尤其是吸附的PFAS，必须被拖走并焚化。此外，由于GAC系统的快速穿透，需要频繁的GAC再生和处理，因此GAC处理的运行成本较高。GAC处理系统还需要相对较大的工厂占地面积。
[0005]GAC吸附污染物的能力以及典型的穿透时间与碳的平均粒径(“MPD”)相关。在传统的GAC系统中，MPD约为1,600微米。即使在使用PAC的系统中，PAC的MPD也是45微米或更高。在GAC和PAC中，PFAS吸附都得益于碳的多孔结构，包括大孔、微孔和中孔。主要吸附机制取决于污染物的大小，已发现大孔和中孔对PFAS去除最重要。由于GAC和PAC的MPD较大，进入内部孔隙的途径受到限制，尽管有可用的表面积可用于碳颗粒深处的吸附，但仍可能导致穿透。正如所指出的，随着MPD的增大，穿透时间减少，碳去除和处置成本增加。此外，典型的GAC系统无法有效去除短链长(即4、6和7个碳链)PFAS化合物。
[0006]因此，需要增加从水中，尤其是地下水和饮用水中去除PFAS和其他顽固的有机化合物污染物。还需要增加典型GAC过滤系统的穿透时间，并减少废旧材料处理的负担和费用。在本专利技术中，已经确定使用亚微米粉末活性碳(“SPAC”)及其较小的粒径提供了更高的表面积和增加的中孔数量，从而导致更低的使用率和更快的吸附，需要更小的体积。SPAC在去除已知的治疗方法对其无效的短链PFAS方面也更有效。基于给定的碳量，SPAC和本专利技术提供的更大的表面积和改进的进入中孔和大孔的途径已经显示出使PFAS吸附增加超过GAC吸附的500倍。此外，本专利技术提供用过的SPAC的增稠或浓缩以降低处理成本。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术保留了已知的PFAS去除系统和方法的优点并且还提供了新的特征和优点。
[0008]本专利技术的一个目的是使用亚微米粉末活性碳(“SPAC”)从水中去除顽固的有机化合物污染物，这些污染物包括PFAS、1,4
‑
二恶烷、BTEX和许多其他污染物。
[0009]本专利技术的另一个目的是提供一种吸附反应器，优选加压吸附反应器，为SPAC和水浆提供足以使SPAC从待处理水的流入物中吸附污染物的滞留时间。
[0010]本专利技术的另外的一个目的是使用陶瓷膜过滤器，优选高速错流陶瓷膜过滤器，将过滤后的水从带有吸附污染物的SPAC中分离出来，并将一部分大体积液体返回到吸附反应器中。
[0011]本专利技术的另外的目的是提高SPAC回收率和浓度以减少使用过的SPAC的去除和处置。
[0012]本专利技术的再另外的目的是在使用高强度、高速错流陶瓷膜过滤器和放放和进给SPAC保存和回收系统将处理过的水与SPAC分离时将SPAC保持在闭环系统中。
[0013]本专利技术的再另一个目的是冲刷和清洁陶瓷膜过滤系统的膜，同时从SPAC中过滤处理过的水及其吸附的污染物。
[0014]本专利技术的再另外的目的是使用陶瓷膜过滤器将SPAC保留在系统中，以便它可以继续去除可溶性和顽固的有机化合物，包括PFAS。
[0015]本专利技术的又另一个目的是使用高速错流陶瓷膜过滤器来减少回洗频率和回洗浪费。
[0016]本专利技术的又另外的目的是使污染物吸附最大化并减少SPAC的使用和处置。
[0017]本专利技术的再又另一个目的是浓缩用过的SPAC以减少去除和/或处置的频率和数量。
[0018]根据本专利技术的目的，提供了一种从水中去除污染物的方法。这些步骤包括：将亚微米粉末活性碳(SPAC)加入待处理水的流入物流中；将SPAC与待处理的水结合；将SPAC和水的混合物或浆料引入吸附反应器进行处理；允许混合物在吸附反应器中保留足够的滞留时间，以便SPAC吸附水中的污染物；使用循环泵将混合物或浆料从吸附反应器转移到以错流过滤操作的高速陶瓷膜过滤器单元，其中处理过的水作为渗透物排出并且SPAC浆料作为滞留物返回到吸附反应器。该方法还可以包括在SPAC达到穿透时通过浓缩管线从陶瓷膜过滤器去除SPAC和吸附的污染物浓缩物；并在进水流中添加新的SPAC以继续去除污染物。此外，在优选的方法中，通过终止进入吸附反应器的流入流并继续循环泵的操作直到滞留物变稠并且此后通过浓缩管线去除以进行处置，使SPAC和吸附的污染物变稠以去除。陶瓷膜过滤器的膜具有大约0.1微米的标称孔径屏障。在优选的方法中，流入物流量为1Qi并且SPAC和流入物的混合物以流入物的10倍(10Qi)从吸附反应器泵送到陶瓷膜过滤器。同样作为优选，渗透物以流入物流量的1倍(1Qi)的速率从陶瓷膜过滤器排出并且滞留物以Qr的速率返回到吸附反应器，该速率优选为流入物流量的9倍(9Qi)。优选地，SPAC具有低于约1微米的平均粒径。
[0019]还提供了一种用于从水中去除污染物(包括PFAS)的系统。该系统包括：与流入物管线流体连通的加压吸附反应器，以及与流入物管线连通以将SPAC添加到流入物中的SPAC
进料管线，吸附反应器接收待处理水的流入物流和亚微米粉状活性碳(SPAC)，吸附反应器能够将流入物和SPAC浆料保留足够的滞留时间，以便待去除的污染物被浆料中的SPAC吸附；与吸附反应器的排放口连通的浆料流出物管线和浆料流出物管线中的循环泵；与吸附反应器的浆料流出物管线流体连通的错流陶瓷膜过滤器，循环泵将带有吸附污染物的SPAC以高流速输送到陶瓷膜过滤器单元，该单元将处理过的水与吸附了污染物的SPAC分离作为渗透物；与陶瓷膜过滤器流体连通的渗透物管线，用于将处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种从水中去除污染物的方法，包括以下步骤：1)向待处理水的流入物流中加入亚微米粉状活性碳(SPAC)；2)将SPAC与所述待处理水结合；3)将SPAC和水的混合物引入吸附反应器进行处理；4)允许所述混合物在所述吸附反应器中保留足够的滞留时间，以便所述SPAC吸附水中的污染物；以及5)使用循环泵将所述混合物从所述吸附反应器转移到以错流过滤操作的高速陶瓷膜过滤器单元，其中处理过的水作为渗透物排出并且所述SPAC作为滞留物返回到所述吸附反应器中。2.如权利要求1所述的方法，包括以下步骤：1)在SPAC达到穿透时，经由浓缩物管线从所述陶瓷膜过滤器中去除所述SPAC和吸附的污染物浓缩物；以及2)在水的流入物流中加入新的SPAC以继续去除污染物。3.如权利要求1所述的方法，其中，流入物流为1Q，并且SPAC和流入物的混合物以所述流入物的10倍(10Q)从所述吸附反应器被泵送到所述陶瓷膜过滤器。4.如权利要求3所述的方法，其中，渗透物以流入物流的1倍的速率从所述陶瓷膜过滤器排出并且所述滞留物以所述流入物流的9倍(9Q)的速率返回到所述吸附反应器中。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述SPAC的平均粒径低于约1微米。6.如权利要求2所述的方法，其中，通过以下来使所述SPAC和吸附的污染物变稠以去除：终止到所述吸附反应器的流入物流并继续所述循环泵的操作直到所述滞留物变稠并且此后经由所述浓缩物管线去除以进行处置。7.如权利要求5所述的方法，其中，所述陶瓷膜过...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：阿卡艾尔洛比克系统公司，
类型：发明
国别省市：