飲用水所面臨的挑戰越來越大。雖然對飲用水中的細菌、原生動物和病毒進行消毒的方法已經很成熟，但是在飲用水中檢測到的某些令人擔憂的化學污染物已經對傳統的水處理方法提出了挑戰，其中許多污染物可能影響公眾健康。

以1,4二噁烷為例，它是一種穩定化合物，由于過去工業領域的不當處理，造成在地下含水層中經常能檢測到這種污染物。雖然1,4二噁烷通常在空氣中存在的時間很短，但由于其在水中的高穩定性，使其難以從受污染的地下水中去除。最終，1,4二噁烷被認為會形成大量的羽流污染，可以通過地下水含水層遷移，并有可能在取井中富集。

1,4二噁烷對健康的影響及相應法規

美國環境保護署(United States Environmental Protection Agency) 將1,4二噁烷列為潛在的人類致癌物，其在飲用水中的濃度為0.35μg/L，代表著百萬分之一的致癌風險水平。目前聯邦政府還沒有規定飲用水中1,4二噁烷的最高污染物水平(MCL)，但密歇根州等幾個州已經制定了自己的指導和報告標準。紐約州和新罕布什爾州是美國兩個正在制定1,4二噁烷管制限制的州。

用活性炭過濾器處理1,4二噁烷

顆粒活性炭(GAC)是在高溫和氧化作用下制成的表面多孔性顆粒。這些孔增加了碳的表面積，為污染物的吸附提供了容留空間。通過GAC吸附可以有效去除水中的許多污染物。然而，1,4二噁烷在水中的高溶性抑制了吸附，顯著降低了GAC過濾器的有效性。與其他污染物相比，1,4二噁烷穿透GAC過濾器的速度更快，從而導致更頻繁地更換過濾器的介質。

用紫外技術處理1,4二惡烷

利用紫外線(UV)高級氧化工藝(UV AOP)去除污染物并不像GAC那樣只是從水中轉移污染物。相反，紫外線單獨或與氧化劑結合會破壞化學鍵，從而消解水中的化學污染物。

當紫外光照射入水中時，它可以被目標污染物直接吸收，也可以與某些氧化劑相互作用，產生強大的自由基，這些自由基可以迅速與可氧化污染物相互作用并分解，包括但不限于1,4二噁烷。UV AOP也可以同時處理多種污染物。例如，一個處理揮發性有機化合物(VOC)的工廠，如三氯乙烯(TCE)或四氯乙烯(PCE)，除了去除這些污染物，同時也可去除1,4二噁烷。

UV AOP是否可以增加到GAC處理工藝中，來處理那些難以處理的污染物，如1,4二噁烷？

是的。如果最終在GAC出水中檢測到1,4二噁烷，那么設計用于去除VOCs(如TCE或PCE)的GAC過濾器的處理廠需要考慮納入UV AOP工藝。由于UV AOP是一個化學分解過程，沒有過濾器吸附飽和或污染物穿透濾層的問題。UV AOP產生的氧化自由基很容易與即使是很小分子量的污染物如1,4二噁烷發生反應，并將其降解為無害的成分。

氧化劑淬滅在UV AOP中的重要性

一些用于UV AOP的氧化劑，如過氧化氫，不會被紫外線完全轉化成自由基，任何未轉化的氧化劑通常需要在進入配水系統前從處理過的水中除去。這種去除殘余氧化劑的過程稱為“淬滅”。

GAC是一種推薦選擇的淬滅工藝，以降解殘留的氧化劑。這是通過GAC介質表面的自然催化活性來完成的。GAC也被證明與一些氧化劑反應產生更多的氧化自由基，這也可以促進淬滅。由于這些機制，與直接吸附1,4二噁烷或其他污染物的過濾器相比，用于氧化劑淬滅的GAC過濾器通常更有效，需要更小的空床接觸時間(EBCT)。此外，由于微生物在GAC上自然生物生長而轉化為生物活性炭(BAC)，生物催化活性增強了氧化劑的猝滅，從而延長了GAC的使用壽命。

現有的GAC過濾器能否用于氧化劑淬滅

是的。鼓勵整合用于直接吸附污染物的現有GAC設施重新使用在UV AOP處理后，將其用于氧化劑淬滅。這一改造過程將化學污染物的主要處理分配給UV高級氧化系統，GAC作用轉化為工作強度更低的氧化劑淬滅功能。在不改變現有過濾器的尺寸或床體體積的情況下，可以方便地對GAC進行再利用，當這個過程完成后，再利用的GAC過濾器只需要較少的介質替換。

案例分享

位于特拉華州的llangolen井區由Artesian Resources管理，最大處理能力為220萬加侖/天。化學污染物包括二(2-氯乙基)醚(BCEE)，其在2000年被發現，最初通過安裝GAC過濾器減輕污染。到2013年，井區也發現了1,4二噁烷。為了處理井區的水，每年需要對三條管線上的兩個GAC過濾器更換介質，總運營成本為每年36萬美元。

在蘭戈倫井區增設了紫外AOP系統，作為一種處理1,4二噁烷和BCEE的方法，現有的GAC過濾器在紫外AOP系統后并重新用于淬滅殘余的作為氧化劑的過氧化氫。自2014年10月站點調試以來，UV AOP系統一直將1,4二噁烷濃度保持在預期限度以下，每年維護GAC過濾器的成本減少了30萬美元以上。