案例分析:自2009年以来,莫哈韦沙漠(Mojave Desert) 山谷通过迪诺拉SORB33®除砷系统成功去除了砷

作者:Sean Kennedy

莫帕谷(Moapa Valley )是莫哈韦沙漠(Mojave Desert)中一片肥沃的土地,位于拉斯维加斯 ( Las Vegas)东北方向50英里处。从地下深处涌出的自流泉滋养着这片土地,多年来出产胡萝卜、菠菜、哈密瓜、西红柿和土豆,如今主要生产苜蓿和洋葱。山谷中引人入胜、郁郁葱葱的沼泽地吸引了许多新居民来到附近的城镇,这是拉斯维加斯’ 近来蓬勃发展的一部分。
水是西南沙漠地区(Desert Southwest)所有定居点历史上的一个重要因素,当地水务局–(Moapa Valley Water District,MVWD地区)–及其前任水务局明智地规划了该地区’当前和未来的用水需求。也许“水里有什么东西”能给山谷的官员提供远见。事实上,MVWD’的总经理被评为内华达州农村水资源协会(Nevada Rural Water Association’)2008年度水资源经理,部分原因是他在帮助该地区完成并投入运行一个新的砷处理设施方面发挥了领导作用。这是该州唯一一家在2009年1月23日的截止日期之前完成这项工作的农村水供应商。

通过包括177英里管道的水上运输系统,MVWD为3000个家庭的客户–提供服务,约涉及10000人–,和300个商业账户。这条管道每年向莫帕谷(Moapa Valley)的用户输送近10亿加仑的水,服务区域覆盖79平方英里。

选择砷处理溶液

当美国环境保护局(the United States Environmental Protection Agency, USEPA)要求饮用水设施在2006年1月之前达到一个新的、更低的砷含量时,全国许多水务部门都得到了延期,使他们能够完成必要的工作。内华达州环境质量部( Nevada Department of Environmental Quality)将该州农村水区(包括MVWD)的最后期限延长至2009年1月。

在考虑潜在的砷处理解决方案时,该地区评估了混凝/过滤和吸附过滤介质,因为这些方法在全国其他地方的性能得到了证实。2005年,MVWD对吸附系统进行了试验,并对试验结果表示满意。该地区的关键发现是竞争系统的总成本。在一项为期10年的总成本分析中,他们估计使用氧化铁吸附介质的成本将比混凝/过滤过程低5%到6%。

2008年,犹他州德雷珀协会(Associates of Draper)的项目工程师鲍恩·柯林斯(Bowen,Collins)&完成了工程研究,MVWD重申了建造两个De Nora SORB 33®除砷系统的决定。这些设施于2008年4月开始建设。在Arrow Canyon well水处理厂安装了5个直径为12'的SORB 33®吸附容器。该设施的建造能力为648 万加仑/天(MGD),于2009年1月完工。2009年4月20日,252 万加仑/天(MGD)的鲍德温(Baldwin Springs)温泉水处理厂安装了两个直径为12';的容器。

吸附处理是一个简单的过程

De Nora SORB 33®;除砷系统是一种固定床吸附系统,使用颗粒氧化铁介质吸附溶解砷。该系统采用一个简单的“泵送处理”流程,让加压的井水或泉水流过装有除砷介质的固定床压力容器。通过氧化、吸附、封闭(粘附)或与氧化铁离子反应形成固溶体,从水中去除亚砷酸盐(砷III)和砷酸盐(砷V)氧阴离子。在莫帕谷(Moapa Valley)的Arrow Canyon和Baldwin Springs处理厂,来自水井和温泉的水分别在流入SORB 33®;系统之前进行预氯化处理。

Arrow Canyon和Baldwin Springs的砷含量都是17μg/L,足够低,可以进行分流/混合。但是在新系统的头几个月

在系统’操作中,为使砷含量达到不可检测的程度,该地区对通过系统容器的整个流量进行处理。这样做的主要目的是让操作员有时间适应使用新系统并学习分流/混合程序。

在Arrow Canyon,每个吸附器的设计流速为900 gpm;在Baldwin Springs,为875 gpm。两种系统均采用3.2英尺的介质层深度。

到2009年9月,MVWD开始绕过部分预处理流程,使混合水中的砷含量达到7μg/L。为了达到这一水平,Arrow Canyon系统可以绕过1125 gpm,即组合井流量的25%;Baldwin Springs系统可以绕过470 gpm,或组合后泉水流量的27%。

监控系统、媒体性能

莫帕谷(Moapa Valley)吸附器采用平行流结构。如果每个吸附器的流速有变化,并且需要平衡,则
可以设置高流量吸附器上的流出物蝶阀,将更多的流量分配给低流量吸附器。

通过每个吸附器的压差受到监控,当任一吸附器上的压差超过设定值上限(通常为10 psi)时,会发出警报,指示吸附器上的压差过高。在进行15分钟的反冲洗以重新分类压缩介质后,吸附器恢复使用。

压差计PDI测量每个吸附器的压差。离散信号被发送到油井的SCADA系统,通知MVWD操作员吸附器有需要注意的高微分值。

通常,每一到四个月,根据水质的不同,每个吸附器都会被停止运行,进行反复冲洗,以扩大压缩介质床,并清除床内可能积聚的固体。有趣的是,MVWD地区的压差从未超过1 psi,也不需要执行常规反洗。除此之外,没有其他
在介质用完之前需要执行的非服务操作。

介质寿命从6个月到6年不等,这取决于系统的利用系数、进水的砷含量以及水中可能缩短介质砷吸附能力的其他离子的存在和浓度。

“完美”性能

在迪诺拉SORB 33®;系统运行的前六到七个月内,由于迪诺拉SORB 33®;系统达到了不可检测的砷水平,MVWD将除砷系统的性能称为“无缺陷”。该地区称,“SORB 33®;技术使MVWD能够以非常经济高效的方式实现并维护我们的系统,使其符合新的砷标准。

由于操作简单可靠,该地区能够最大限度地降低费率上涨,并增强消费者对供水的信心–这两项对我们的客户群都产生了积极的影响。”

MVWD很高兴地发现,De Nora SORB 33®;除砷介质持续使用了四年左右,比预期的时间要长的多。该地区能够轻松地自行进行更换,实现无缝运作。