去除飲用水中三鹵甲烷的水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水處理方法，尤其是涉及一種利用uv/h2o2去除飲用水中三鹵甲烷的水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)地表水體普遍受到不同程度的污染，主要污染物質(zhì)為有機(jī)物，而地表水中某些有機(jī)物經(jīng)過(guò)氯消毒后，能夠與氯反應(yīng)生成消毒副產(chǎn)物。目前已發(fā)現(xiàn)的氯消毒副產(chǎn)物有700多種，其中三鹵甲烷(THMs)的產(chǎn)量是已知的消毒副產(chǎn)物中比例最高的占20.1 %，THMs包括三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷四種。人群流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)直腸癌和膀胱癌發(fā)生與長(zhǎng)期飲用水中人們暴露THMs水平有關(guān)，近年來(lái)對(duì)飲用水中THMs的去除越來(lái)越引起人們的關(guān)注，加拿大研宄了飲用水氯化消毒副產(chǎn)物與成人白血病發(fā)生危險(xiǎn)性相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間接觸總?cè)u甲烷超過(guò)40 μ g/L的人群，慢性髓細(xì)胞樣白血病發(fā)病率明顯增高。因此三鹵甲烷在飲用水中的含量應(yīng)盡可能地減少。
[0003]傳統(tǒng)的對(duì)THMs的去除注意力主要集中于通過(guò)去除水中的有機(jī)物而達(dá)到降低三鹵甲烷的生成勢(shì)(THMFP)上，如采用活性炭吸附去除有機(jī)物、預(yù)氧化和替換消毒劑。雖然活性炭吸附和預(yù)氧化可以有效地去除有機(jī)物，降低THMFP，但是去除率有限，沒(méi)有去除的有機(jī)物經(jīng)氯消毒后仍會(huì)產(chǎn)生大量的THMs，而且活性炭吸附是物理去除，沒(méi)有徹底分解有機(jī)物，容易造成二次污染，活性炭吸附飽和后還要進(jìn)行再生，增加了水廠的運(yùn)行成本。替換傳統(tǒng)的氯消毒劑采用其他消毒劑可以一定程度上降低THMs的產(chǎn)生，如臭氧、一氯胺等，但是這些消毒劑在應(yīng)用上也有許多的不足之處。臭氧不能保證清水池和管網(wǎng)中持續(xù)的消毒能力，臭氧雖然不產(chǎn)生氯代消毒副產(chǎn)物，但是會(huì)產(chǎn)生一些毒性更強(qiáng)更難檢測(cè)的副產(chǎn)物，如溴酸鹽。而且臭氧設(shè)備昂貴，操作復(fù)雜，可能對(duì)操作人員產(chǎn)生危害。一氯胺氧化能力比氯弱，需要較長(zhǎng)的停留時(shí)間，持續(xù)消毒能力較差，仍然會(huì)產(chǎn)生一系列消毒副產(chǎn)物。由于氯作為消毒劑有其他消毒劑無(wú)法替代的一些優(yōu)點(diǎn)。目前，我國(guó)大部分自來(lái)水廠仍然采用氯作為主要的消毒劑。氯消毒因其殺菌效果快，持續(xù)消毒效果好，處理成本低和運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)，仍是目前我國(guó)最主要的消毒方法，因此急于研宄開(kāi)發(fā)降解生成的THMs的方法，且具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種利用UV/H202去除飲用水中三鹵甲烷的水處理方法，以利于解決水處理中氯與一些有機(jī)物反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生較高濃度的三鹵甲烷的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種方法。該方法是在以鋁箔紙包裹的有機(jī)玻璃圓筒形反應(yīng)裝置中進(jìn)行，其包括以下步驟:
[0006]I)將所述反應(yīng)裝置通飲用水后，打開(kāi)反應(yīng)裝置中磁力攪拌器，調(diào)節(jié)磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為 125 ?300r/min ；
[0007]2)將穩(wěn)定發(fā)光的紫外燈管放到所述反應(yīng)裝置中，紫外燈管外設(shè)置石英套管；
[0008]3)向反應(yīng)裝置的飲用水中投加過(guò)氧化氫進(jìn)行處理，過(guò)氧化氫投加量5?30mmol/L，紫外燈功率12W?75W,停留時(shí)間20min?60min ；
[0009]經(jīng)處理的飲用水中三鹵甲烷包含的四種物質(zhì):三氯甲烷、三溴甲烷、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷的去除率分別能達(dá)到43.97%,99.61%,99.38%和93.07%。
[0010]本發(fā)明的效果是利用UV/H202去除飲用水中三鹵甲烷的水處理方法，能耗低，無(wú)二次污染，效率高，僅反應(yīng)20min使三溴甲烷、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷去除率能達(dá)到99.61%、99.38%和93.07%，三氯甲烷去除率稍低，但也能達(dá)到規(guī)定的限值之下，本發(fā)明沒(méi)有調(diào)節(jié)原水的PH值，彌補(bǔ)了芬頓法對(duì)pH值的苛刻限制，本發(fā)明是在常溫常壓下進(jìn)行，不需要特殊裝置和藥劑，過(guò)氧化氫消耗量也非常小，30mmol/L的過(guò)氧化氫投加量就可以基本完全去除溴代三鹵甲烷，三氯甲烷濃度也低于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006》限值要求。采用本發(fā)明三鹵甲烷被完全分解，不產(chǎn)生新的副產(chǎn)物，對(duì)飲用水中的TOC和UV254有一定去除效果，對(duì)三鹵甲烷去除效果非常好，設(shè)備上無(wú)特殊要求，僅需要投加一定量的過(guò)氧化氫和低壓汞燈，反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單，易于工業(yè)推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一三鹵甲烷各組分的去除率曲線圖；
[0013]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二三鹵甲烷各組分的去除率曲線圖；
[0014]圖4是本發(fā)明實(shí)施例三各組分三鹵甲烷的去除率曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的利用UV/H202去除飲用水中三鹵甲烷的水處理方法加以說(shuō)明。
[0016]本發(fā)明的利用UV/H202去除飲用水中三鹵甲烷(THMs)的水處理方法是基于UV/H2O2高級(jí)氧化工藝為新型高效的水處理技術(shù)，具有氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)速率快、反應(yīng)條件溫和，且不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)，在大規(guī)模飲用水處理中具有很大的應(yīng)用潛力。其作用機(jī)理是過(guò)氧化氫在紫外光照射下產(chǎn)生羥基自由基氧化還原電位2.8V，高于臭氧，這種物質(zhì)的氧化性能極強(qiáng)，可以氧化飲用水中的三鹵甲烷(THMs)，從而使水體得到凈化。
[0017]本發(fā)明是利用UV/H202去除飲用水中三鹵甲烷的水處理方法，該方法是在以鋁箔紙包裹的有機(jī)玻璃圓筒形反應(yīng)裝置中進(jìn)行，包括以下步驟:
[0018]I)將所述反應(yīng)裝置通飲用水后，打開(kāi)反應(yīng)裝置中磁力攪拌器，調(diào)節(jié)磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為 125 ?300r/min ；
[0019]2)將穩(wěn)定發(fā)光的紫外燈管放到所述反應(yīng)裝置中，紫外燈管外設(shè)置石英套管；
[0020]3)向反應(yīng)裝置的飲用水中投加過(guò)氧化氫進(jìn)行處理，過(guò)氧化氫投加量5?30mmol/L，紫外燈功率12W?75W,停留時(shí)間20min?60min ；
[0021]經(jīng)處理的飲用水中三鹵甲烷所包含的四種物質(zhì):三氯甲烷、三溴甲烷、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷的去除率分別能達(dá)到43.97%,99.61%,99.38%和93.07%。
[0022]實(shí)施例一:取用飲用水配好的三鹵甲烷混合溶液IL于圖1所示反應(yīng)裝置中，向反應(yīng)裝置中加過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫投加量為lOmmol/L，然后將已經(jīng)發(fā)光穩(wěn)定的帶石英套管的21W紫外燈放入反應(yīng)溶液中，同時(shí)打開(kāi)磁力攪拌器，分別在第0min、lmin、3min、5min、10min、20min、35min和60min從取樣口取一定體積的反應(yīng)溶液，利用頂空氣相色譜法分析三鹵甲烷各組分濃度。如圖2所示，時(shí)間對(duì)三鹵甲烷去除率影響較大，三溴甲烷在1min時(shí)去除率達(dá)到99.71%，之后去除率變化不大，二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷在20min時(shí)的去除率為94.28%和92.06%，之后去除率無(wú)明顯變化，而三氯甲烷去除率增加緩慢，到60min時(shí)去除率為43.97%,Omin到20min時(shí)三鹵甲烷總濃度減小幅度較大，20min到60min時(shí)三鹵甲烷總濃度減小緩慢。
[0023]實(shí)施例二:取用生活飲用水配好的三鹵甲烷混合溶液IL于反應(yīng)裝置中，向反應(yīng)裝置中加過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫投加量為5?30mmol/L，然后將已經(jīng)發(fā)光穩(wěn)定的帶石英套管的21W紫外燈放入反應(yīng)溶液中，同時(shí)打開(kāi)磁力攪拌器，反應(yīng)20分鐘后，從取樣口取一定體積的反應(yīng)溶液，利用頂空氣相色譜分析三鹵甲烷各組分濃度。如圖3所示，三鹵甲烷各組分去除率隨著過(guò)氧化氫投加量先增加后減小，過(guò)氧化氫投加量為25mmol/L時(shí)，三氯甲烷去除率最大，為31.29%，過(guò)氧化氫投加量為15mmol/L時(shí)，二溴一氯甲烷去除率達(dá)到最大，為95.90%，過(guò)氧化氫投加量為20mmol/L時(shí)，一溴二氯甲烷去除率達(dá)到最大，為87.61%。
[0024]實(shí)施例三:取用生活飲用水配好的三鹵甲烷混合溶液IL于反應(yīng)裝置中，向反應(yīng)裝置中加過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫投加量為15mmol/L，然后將已經(jīng)發(fā)光穩(wěn)定的帶石英套管的紫外燈放入反應(yīng)溶液中，紫外燈功率為12?75W，同時(shí)打開(kāi)磁力攪拌器，反應(yīng)20分鐘后從取樣口取一定體積的反應(yīng)溶液，利用頂空氣相色譜分析三鹵甲烷各組分濃度。如圖4所示，三鹵甲烷各組分去除率逐漸增加，當(dāng)紫外燈功率為12W、21W、40W和75W時(shí)，20min時(shí)三氯甲烷去除率分別為13.58%,25.06%、32.36%和41.41 %，三溴甲烷去除率分別為84.60%,
98.42%,99.58%和 99.61 %，二溴一氯甲烷去除率分別為 73.25%,90.97%,97.12%和
99.38%，一溴二氯甲烷去除率分別為 78.82%,88.10%,90.78%和 93.07%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用uv/H2o2去除飲用水中三鹵甲烷的水處理方法，該方法是在以鋁箔紙包裹的有機(jī)玻璃圓筒形反應(yīng)裝置中進(jìn)行，該方法包括以下步驟: .1)將所述反應(yīng)裝置通飲用水后，打開(kāi)反應(yīng)裝置中磁力攪拌器，調(diào)節(jié)磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為.125 ?300r/min ； .2)將紫外燈管外設(shè)石英套管的紫外燈管放到反應(yīng)裝置中； .3)向步驟2)反應(yīng)裝置中的飲用水投加過(guò)氧化氫進(jìn)行處理，過(guò)氧化氫投加量5?.30mmol/L，紫外燈功率12W?75W，停留時(shí)間20min?60min ； 經(jīng)處理的飲用水中三鹵甲烷總量去除率83 %，三鹵甲烷總量包含的四種物質(zhì):三氯甲烷、三溴甲烷、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷的去除率分別能達(dá)到43.9 7 %、9 9.61 %、.99.38%和 93.07%o
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用UV/H2O2去除飲用水中三鹵甲烷的水處理方法，包括以下步驟：將反應(yīng)裝置通飲用水后，打開(kāi)反應(yīng)裝置中磁力攪拌器，調(diào)節(jié)磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為125～300r/min；將穩(wěn)定發(fā)光的紫外燈管放到所述反應(yīng)裝置中，紫外燈管外設(shè)置石英套管；向反應(yīng)裝置的飲用水中投加過(guò)氧化氫進(jìn)行處理，過(guò)氧化氫投加量5～30mmol/L，紫外燈功率12W～75W，停留時(shí)間20min～60min；經(jīng)處理的飲用水中三鹵甲烷包含的四種物質(zhì)：三氯甲烷、三溴甲烷、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷的去除率分別能達(dá)到43.97％、99.61％、99.38％和93.07％。有益效果是該方法完全分解三鹵甲烷，不產(chǎn)生二次污染，過(guò)氧化氫消耗小，能耗小，對(duì)飲用水中TOC和UV254有一定的去除效果，對(duì)三鹵甲烷去除效果非常好。
【IPC分類】C02F101-36, C02F1-72, C02F1-32
【公開(kāi)號(hào)】CN104860373
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510282028
【發(fā)明人】員建, 羅小平, 張平, 苑宏英, 李威
【申請(qǐng)人】天津城建大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日