專利名稱：一種去除含溴離子飲用水中溴離子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對含溴離子的原水控制、去除溴離子的方法，屬于飲用水處理工藝。
背景技術(shù)：
近年來，隨著原水水質(zhì)的日益惡化和飲用水水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，具有特有的凈水優(yōu)點的臭氧-生物活性炭技術(shù)越來越多地應(yīng)用到飲用水處理領(lǐng)域。然而目前很多水源受咸潮入浸等自然因素或漁業(yè)養(yǎng)殖投餌等人為因素的影響，原水中存在一定濃度的溴離子，則在水廠臭氧-生物活性炭工藝的臭氧氧化過程中溴離子生成2B級潛在遺傳性致癌物溴酸鹽，難以被后續(xù)的生物活性炭工藝有效、穩(wěn)定的去除，同時水中剩余的部分溴離子會在后續(xù)的消毒階段生成溴代消毒副產(chǎn)物。因此，臭氧-生物活性炭工藝處理含溴離子的原水時存在著出水中溴酸鹽超標(biāo)的安全隱患，在消毒工藝中存在著生成溴代副產(chǎn)物的風(fēng)險。我國頒布的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)中規(guī)定溴酸鹽限值為10ug/L，一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿類溴代消毒副產(chǎn)物的濃度限值分別為6(^g/L、10(^g/L和lOOPg/L，該類化合物中每種化合物的實測濃度與其各自限值的比值之和不得超過I。在飲用水處理過程中有效降低臭氧氧化或消毒工藝的進(jìn)水中溴離子含量，對于控制溴酸鹽和溴代消毒副產(chǎn)物的形成具有重要的現(xiàn)實意義。目前針對水體中溴離子的處理方法中，化學(xué)氧化、載銀活性炭吸附、超濾、納濾、磁性樹脂等技術(shù)能獲得較好的去除效果，但這些方法在飲用水處理工藝應(yīng)用中存在著技術(shù)管理難及投入費用高等問題。此外，有研究采用AlCl3作為混凝劑，通過混凝對水中溴離子有一定的去除作用，但受有機物含量影響較大，且在PH大于7時效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上飲用水處理工藝中溴離子控制方法存在的缺點，提供一種去除含溴離子飲用水中溴離子的方法，不僅受水中有機物影響較小，在較大范圍PH內(nèi)能夠獲得穩(wěn)定的去除效率，而且操作簡單、安全可靠，投入費用低。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實施:
一種去除含溴離子飲用水中溴離子的方法，包括高錳酸鉀預(yù)氧化和混凝劑混凝步驟，具體包括以下步驟:
(1)向含溴離子的原水中投加高錳酸鉀攪拌，進(jìn)行預(yù)氧化，投加量為0.5 lmg/L，預(yù)氧化時間3 5min ；
(2)向經(jīng)預(yù)氧化后的原水中投加聚合氯化鋁(PAC)，投加量為12 18mg/L(以Al計)；
(3)30s后投加三氯化鐵(FeCl3),投加量為8 12mg/L(以Fe計)，模擬水廠混凝過程攪拌(以300r/min攪拌Imin,再以80r/min攪拌5min,最后以40r/min攪拌5min)；
(4)經(jīng)絮凝后靜置、沉淀出水。 步驟(2)、(3)中聚合氯化鋁和三氯化鐵質(zhì)量濃度比為3:2。
本發(fā)明在混凝前投加高錳酸鉀預(yù)氧化，高錳酸鉀作為強氧化劑可氧化水中的有機成分，破壞有機物對膠體的保護(hù)作用，以促進(jìn)混凝劑的混凝效果，提高對有機物的去除作用，降低其與溴離子在混凝階段的吸附位點的競爭作用。此外，高錳酸鉀的還原產(chǎn)物中間價態(tài)錳的絮凝吸附作用，也對溴離子具有一定的去除功能。采用預(yù)氧化后順序投加聚合氯化鋁和三氯化鐵進(jìn)行強化混凝。聚合氯化鋁具較高的正電荷和比表面積，能迅速吸附水體中帶負(fù)電的雜質(zhì)，表現(xiàn)出很強的吸附能力和凈水性能，且耗藥量少，余鋁量甚微；三氯化鐵因其酸化能力強，PH使用范圍廣，凈水效果顯著等特點，可起到強化混凝的效果；溴離子即被吸附于聚合氯化鋁、三氯化鐵通過水解形成Al (OH) 3、Fe (OH) 3上。
由于水中有機物與溴離子競爭Al (0H)3、Fe(OH)3絮體表面的吸附位點，故溴離子的吸附機率被降低，常規(guī)混凝處理對溴離子去除效果不佳。本發(fā)明通過先進(jìn)行高錳酸鉀預(yù)氧化去除水中部分有機物，降低其在混凝階段與溴離子對混凝劑的競爭作用；其后投加較高投量的聚合氯化鋁，利用水解縮合過程中產(chǎn)生的高價多核配合物的壓縮雙電層和吸附電中和作用，繼續(xù)對水中的有機物進(jìn)行絮凝去除，從而顯著降低有機物對溴離子吸附位點(尤其是在后續(xù)Fe (OH)3絮體上)的競爭，同時Al (OH)3吸附作用可去除部分溴離子；隨后投加三氯化鐵，通過吸附沉降作用將溴離子吸附于形成絮體Fe (OH)3表面，因與較鋁鹽相比，F(xiàn)e (OH) 3絮體上有更多的活性吸附空間，且因三氯化鐵酸化能力強，PH降低，從而更好地發(fā)揮Fe(OH)3對溴離子的吸附去除作用。因此采用順序投加此兩種混凝劑，利用鐵和鋁水解特性的差異及形成絮體特性不同而獲得對溴離子去除效果較佳，且又不影響去除有機物的混凝沉淀效果。同時三氯化鐵還可擴(kuò)大混凝最佳PH值范圍，更適應(yīng)原水水質(zhì)特點，發(fā)揮混凝劑間的協(xié)同作用優(yōu)勢，保證在一定PH值范圍內(nèi)對溴離子的去除效果。
本發(fā)明操作簡單，適宜pH值6 9，溴離子濃度10(Tl000 i! g/L的原水，可將水中溴離子含量降低45 70%，通過有效降低水中溴離子的含量使臭氧接觸出水中溴酸鹽生成量小于IOy g/L，與相比常規(guī)混凝工藝可減少溴酸鹽生成70、0%，溴代消毒副產(chǎn)物生成勢降低45 80%。本發(fā)明以水廠現(xiàn)有的水處理工藝為基礎(chǔ)，不需要進(jìn)行大規(guī)模的技術(shù)改造，具有較高的可操作性。


圖1為實施例2中本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合 具體實施例說明本發(fā)明的技術(shù)方案: 實施例1實驗室小試研究 去除含溴離子飲用水中溴離子的方法，按以下步驟進(jìn)行: (I)向含有溴離子的原水(溴濃度100 1000 i! g/L，pH6 9)中投加高錳酸鉀進(jìn)行預(yù)氧化，投加量0.5 lmg/L，六聯(lián)攪拌機(lOOr/min)進(jìn)行攪拌以充分混合藥劑與原水，預(yù)氧化3 5min ； 投加聚合氯化鋁，六聯(lián)攪拌機(20(T3(K)r/min)攪拌30s后投加三氯化鐵，(聚合氯化鋁(以Al計)和三氯化鐵(以Fe計)質(zhì)量濃度比為3:2)，總混凝劑的投加量為2(T30mg/L (以Al、Fe計)；三、將投加了聚合氯化鋁與三氯化鐵的原水進(jìn)行混凝攪拌，先以300r/min攪拌Imin,再以80r/min攪拌5min,最后以40r/min攪拌5min (模擬水廠混凝過程);四、將混凝攪拌后的水靜置沉淀，靜置時間為30min。可有效降低水中溴離子含量45 70%。實施例2 水廠大規(guī)模實驗
依托某水廠的臭氧-生物活性炭工藝中試裝置，對水廠含溴離子原水進(jìn)行結(jié)果驗證，其工藝流程及具體藥劑投加位點見圖1。參數(shù)如下:原水:水溫23°C，pH值8.0，濁度21.4NTU，高錳酸鉀指數(shù)為3.73mg/L,TOC為4.540mg/L,溴離子濃度650mg/L?；炷恋砜倳r間lh，臭氧投加量2mg/L，接觸時間15min，消毒階段加氯量2mg/L。本發(fā)明去除含溴離子飲用水中溴離子的方法:
(O混凝工藝前，向含溴離子的原水中投加高錳酸鉀，高錳酸鉀投加量lmg/L，預(yù)氧化4min ；
(2)在混合池前向高錳酸鉀預(yù)氧化后的原水中投加聚合氯化鋁，投加量為15mg/L，于混合池(I段)中混合攪拌30s ；
(3)繼續(xù)在混合池(2段)投加三 氯化鐵，投加量為10mg/L。對比例對原水進(jìn)行常規(guī)混凝處理，采用的混凝劑是水廠目前使用的Al2 (SO4) 3,投加量為10mg/L,結(jié)果如表I所示。表I本實施例出水及常規(guī)工藝出水水質(zhì)指標(biāo)比較
權(quán)利要求
1.一種去除含溴離子飲用水中溴離子的方法，其特征在于在臭氧-生物活性炭工藝處理含溴離子飲用水之前在原水中添加高錳酸鉀進(jìn)行預(yù)氧化，依次加入聚合氯化鋁、三氯化鐵混凝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除含溴離子飲用水中溴離子的方法，其特征在于高錳酸鉀投加量為0.5"lmg/L,預(yù)氧化時間3 5min; 聚合氯化鋁投加量以Al計為12 18mg/L ； 三氯化鐵投加量以Fe計為8 12mg/L ； 且聚合氯化鋁和三氯化鐵質(zhì)量濃度比為3:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去 除含 溴離子飲用水中溴離子的方法，其特征在于聚合氯化鋁與三氯化鐵的投加間隔是至少30s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種去除含溴離子飲用水中溴離子的方法，其特征在于在臭氧-生物活性炭工藝處理含溴離子飲用水之前在原水中添加0.5~1mg/L高錳酸鉀預(yù)氧化3~5min，然后依次加入以Al計為12~18mg/L的聚合氯化鋁、以Fe計為8~12mg/L三氯化鐵混凝；且聚合氯化鋁和三氯化鐵質(zhì)量濃度比為3:2。本發(fā)明操作簡單、安全可靠，可將溴離子含量為100~1000μg/L的原水的溴離子含量降低45~70%，達(dá)到控制后續(xù)臭氧氧化溴酸鹽和消毒階段溴類消毒副產(chǎn)物生成的目的，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C02F9/04GK103214119SQ20131011817
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者陳衛(wèi), 林濤, 周悅 申請人:河海大學(xué)