專利名稱：應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的硫化物沉淀處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理水中超標(biāo)金屬污染物的方法，尤其是開發(fā)應(yīng)對(duì)飲用水水源突發(fā)性金 屬污染的化學(xué)沉淀處理方法，屬于水處理領(lǐng)域。
技術(shù)背景由于飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求其中的污染物不得超過一定限值，因此飲用水處理通常并 不需要對(duì)金屬污染物進(jìn)行處理。但是當(dāng)飲用水水源受到含有大量金屬污染物的污水污染時(shí)， 城市供水企業(yè)就不得不面臨處理含有超標(biāo)金屬污染物的難題。目前飲用水行業(yè)通常采用的處理方法包括以下兩種1. 加大混凝劑投加量由于金屬離子自身的物理化學(xué)特性，這種作法對(duì)金屬污染物的去除效果有限，即使將混 凝劑投加量提高一倍，對(duì)于金屬污染物的去除率一般也只能提高10~30%。2. 吸附法活性炭、沸石等多孔介質(zhì)對(duì)于水中的金屬污染物也有一定的吸附作用，但是吸附容量有 限，要實(shí)現(xiàn)處理達(dá)標(biāo)需要很高的投加量，因而在水處理行業(yè)中的應(yīng)用很少。主要發(fā)明人于2008年1月提交申請(qǐng)的"應(yīng)對(duì)水質(zhì)超標(biāo)金屬污染物的堿性化學(xué)沉淀處理方 法"(申請(qǐng)?zhí)?00810056004.6)是通過投加堿性藥劑，提高水的pH值，使得金屬污染物生成 碳酸鹽和氫氧化物的形式沉淀，再加酸回調(diào)pH值。該專利申請(qǐng)和本發(fā)明在釆用的主要處理 藥劑、實(shí)施方式等方面存在很大不同。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的硫化物沉淀處理方法，以實(shí)現(xiàn)在水源 水突發(fā)金屬污染時(shí)，經(jīng)濟(jì)、安全、高效確保城市供水行業(yè)正常供水，以解決目前的飲用水處 理工藝無法應(yīng)對(duì)水源水金屬污染物超標(biāo)的情況。應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的硫化物沉淀處理方法，其特征在于該方法是在水中加入可 溶性硫化物，使得金屬污染物生成不溶的硫化物，再投加混凝劑使金屬硫化物不溶物和磯花 一起沉淀；此方法不得與預(yù)氧化或預(yù)氯化工藝同時(shí)采用；當(dāng)沉淀后出水中的剩余硫化物超過 飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，再投加氯或二氧化氯氧化去除硫化物。在上述應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的硫化物沉淀處理方法中，其特征在于該方法在處理 飲用水源水金屬污染物超標(biāo)時(shí)，選擇的藥劑是硫化鈉或硫化鉀，選擇的混凝劑是鋁鹽混凝劑。在上述應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的硫化物沉淀處理方法中，其特征在于該方法在處理 鎘超標(biāo)的水時(shí)，加入硫化物的劑量與鎘離子摩爾濃度比應(yīng)大于l: 1，采用鋁鹽混凝劑的劑量大于20mg/L (以A1203計(jì))。在上述應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的堿性化學(xué)沉淀處理方法中，其特征在于該方法在處 理鉛超標(biāo)的水時(shí)，加入硫化物的劑量與鉛離子的摩爾濃度比應(yīng)大于l: 1，采用鋁鹽混凝劑的劑量大于20mg/L (以A1203計(jì))。在上述應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的堿性化學(xué)沉淀處理方法中，其特征在于該方法在處 理汞超標(biāo)的水時(shí)，加入硫化物的劑量與汞離子的摩爾濃度比應(yīng)大于l: 1，采用鋁鹽混凝劑的劑量大于20mg/L (以A1203計(jì))。在上述應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的堿性化學(xué)沉淀處理方法中，其特征在于該方法在處 理銅超標(biāo)的水時(shí)，加入硫化物的劑量與銅離子的摩爾濃度比應(yīng)大于l: 1，采用鋁鹽混凝劑的劑量大于20mg/L (以A1203計(jì))。在上述應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的堿性化學(xué)沉淀處理方法中，其特征在于該方法在處 理鋅超標(biāo)的水時(shí)，加入硫化物的劑量與鋅離子摩爾濃度比應(yīng)大于l: 1，采用鋁鹽混凝劑的劑量大于20mg/L (以A1203計(jì))。在上述應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的堿性化學(xué)沉淀處理方法中，其特征在于該方法可能產(chǎn)生的沉后水硫化物超標(biāo)現(xiàn)象，可以采用在沉淀池出水或者濾池出水中加入氯或二氧化氯氧化去除，氯或二氧化氯的投加劑量與剩余硫化物的摩爾濃度比應(yīng)大于l: 1。在上述應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的硫化物沉淀處理方法中，其特征在于該方法在處理 多種金屬污染物同時(shí)超標(biāo)的水時(shí)，硫化物劑量為幾種金屬污染物所需劑量之和，其混凝劑投 加量選擇最大者，不需要額外增加混凝劑投加量；當(dāng)出現(xiàn)沉淀出水硫化物超標(biāo)時(shí)，再投加氯 或二氧化氯氧化。本發(fā)明提出的應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的堿性化學(xué)沉淀處理方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1) 已有實(shí)踐和試驗(yàn)結(jié)果表明可以應(yīng)對(duì)飲用水相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的鎘、鋅、鉛、汞、 銅等五種金屬污染物；(2) 可以應(yīng)對(duì)超標(biāo)濃度數(shù)倍至數(shù)十倍的單一金屬污染物或同時(shí)發(fā)生的幾種金屬污染物；(3) 設(shè)備、操作簡單，運(yùn)行成本不高，不會(huì)影響自來水廠產(chǎn)水量，便于水廠應(yīng)用；(4)可高效、安全、經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)水源水金屬污染物超標(biāo)時(shí)的城市供水，也可應(yīng)用于工業(yè) 水處理。本發(fā)明的運(yùn)行效果-對(duì)鎘、鋅、鉛、汞、銅等金屬污染物的試驗(yàn)表明，硫化物沉淀法可以有效地去除這些金 屬污染物，硫化物投加量是應(yīng)對(duì)這些污染物的化學(xué)沉淀處理方法的關(guān)鍵參數(shù)，其去除效果如 圖1 圖6所示。


圖1硫化物投加量對(duì)鎘污染物去除效果的影響 圖2硫化物投加量對(duì)鋅污染物去除效果的影響 圖3硫化物投加量對(duì)鉛污染物去除效果的影響 圖4硫化物投加量對(duì)汞污染物去除效果的影響 圖5硫化物投加量對(duì)銅污染物去除效果的影響具體實(shí)施方式
目前我國水廠通常采用常規(guī)凈水工藝水源水—取水泵房—混合井—絮凝反應(yīng)池—沉淀池—濾池—清水池—供水泵房—管網(wǎng) 采用該方法所需進(jìn)行的工藝調(diào)整路線是1. 將無水硫化鈉或硫化鉀預(yù)先配制成約5%的溶液，并對(duì)溶液進(jìn)行標(biāo)定。2. 測試原水中超標(biāo)金屬污染物的濃度，根據(jù)本發(fā)明中提出的硫化物的劑量與金屬離子的 摩爾濃度比，計(jì)算投加硫化物所需的濃度。3. 根據(jù)原水水量和投加硫化物的濃度，調(diào)整投藥計(jì)量泵的流量，將硫化物溶液精確投加 到混合井或取水管道中，不能預(yù)先投加氯、高錳酸鉀等氧化劑。4. 按照本發(fā)明中提出混凝劑的劑量，精確投加鋁鹽混凝劑，不能使用鐵鹽混凝劑，進(jìn)行混凝沉淀工藝操作。5. 監(jiān)測沉淀出水的硫化物濃度，如果出現(xiàn)硫化物超標(biāo)(國家標(biāo)準(zhǔn)為0.02mg/L),則適當(dāng) 提高濾池出水或清水池進(jìn)水的消毒劑投加量，氯或二氧化氯的投加劑量與剩余硫化物的摩爾 濃度比應(yīng)大于l: 1，除保證出水硫化物不超標(biāo)外，還需要滿足維持管網(wǎng)余氯的要求。本工藝方法適合于應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的硫化物沉淀處理。
權(quán)利要求
1. 應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的硫化物沉淀處理方法，其特征在于該方法是在水中加入可溶性硫化物，使得金屬污染物生成不溶的硫化物，再投加混凝劑使金屬硫化物不溶物和礬花一起沉淀；此方法不得與預(yù)氧化或預(yù)氯化工藝同時(shí)采用；當(dāng)沉淀過濾后出水中的剩余硫化物超過飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，再投加氯或二氧化氯氧化去除硫化物。
2、 按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于該方法在處理飲用水源水金屬污染物 超標(biāo)時(shí)，選擇的可溶性硫化物是硫化鈉或硫化鉀，選擇的混凝劑是鋁鹽混凝劑。
3、 按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于該方法在處理鎘超標(biāo)的水時(shí)，加入硫 化物的劑量與鎘離子摩爾濃度比應(yīng)大于l: 1，采用鋁鹽混凝劑的劑量大于20m^L (以A1203 計(jì))。
4、 按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于該方法在處理鉛超標(biāo)的水時(shí)，加入硫 化物的劑量與鉛離子的摩爾濃度比應(yīng)大于1:1，采用鋁鹽混凝劑的劑量大于20mg/L(以A1203 計(jì))。
5、 按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于該方法在處理汞超標(biāo)的水時(shí)，加入硫化物的劑量與汞離子的摩爾濃度比應(yīng)大于l: 1，采用鋁鹽混凝劑的劑量大于20mg/L(以A1203 計(jì))。
6、 按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于該方法在處理銅超標(biāo)的水時(shí)，加入硫化物的劑量與銅離子的摩爾濃度比應(yīng)大于1:1，采用鋁鹽混凝劑的劑量大于20mg/L(以A1203 計(jì))。
7、 按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于該方法在處理鋅超標(biāo)的水時(shí)，加入硫化物的劑量與鋅離子摩爾濃度比應(yīng)大于l: 1，采用鋁鹽混凝劑的劑量大于20mg/L (以A1203 計(jì))。
8、 按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于該方法可能產(chǎn)生的沉后水硫化物超標(biāo)現(xiàn)象，可以采用在沉淀池出水或者濾池出水中加入氯或二氧化氯氧化去除，氯或二氧化氯的投加劑量與剩余硫化物的摩爾濃度比應(yīng)大于l: 1。
9、 按照權(quán)利要求1或3或4或5或6中的任何一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于該方法在處理多種金屬污染物同時(shí)超標(biāo)的水時(shí)，硫化物劑量為幾種金屬污染物所需劑量之和，其混凝劑投加量選擇最大者，不需要額外增加混凝劑投加量；若出現(xiàn)沉淀過濾出水硫化物超標(biāo) 時(shí)，再投加氯或二氧化氯氧化。
全文摘要
本發(fā)明涉及應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的硫化物沉淀處理方法，屬于水處理領(lǐng)域。其特征是在水中加入可溶性硫化物，使得金屬污染物生成不溶的硫化物，再投加混凝劑使金屬硫化物不溶物和礬花一起沉淀；當(dāng)沉淀后出水中的剩余硫化物超過飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，再投加氯或二氧化氯氧化去除硫化物。本發(fā)明的應(yīng)對(duì)水中超標(biāo)金屬污染物的硫化物沉淀處理方法，可以應(yīng)對(duì)飲用水相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的鎘、鋅、鉛、汞、銅等金屬污染物；可以應(yīng)對(duì)數(shù)倍至數(shù)十倍的單一金屬污染物或同時(shí)發(fā)生的幾種金屬污染物；設(shè)備、操作簡單，運(yùn)行成本不高，不會(huì)影響自來水廠產(chǎn)水量，便于水廠應(yīng)用；可高效、安全、經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)水源水金屬污染物超標(biāo)時(shí)的城市供水，也可應(yīng)用于工業(yè)水處理。
文檔編號(hào)C02F1/58GK101269893SQ20081011166
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者悅 張, 張曉健, 李振林, 林朝暉, 歡 王, 王建平, 申石泉, 董玉蓮, 誠 陳, 超 陳 申請(qǐng)人:清華大學(xué);廣州市自來水公司