一種利用高鐵酸鹽強(qiáng)化臭氧氧化去除水中有機(jī)污染物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水處理方法，具體涉及一種臭氧氧化去除水中有機(jī)污染物的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 臭氧氧化在水處理中應(yīng)用十分廣泛。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，能有效去除色度、嗅 味以及多種有機(jī)微污染物。單獨(dú)臭氧氧化具有選擇性，只能氧化部分有機(jī)污染物（含富電 子基團(tuán)），而且大多數(shù)只是結(jié)構(gòu)、分子量的變化，礦化程度不高。因此需要采用催化臭氧氧化 技術(shù)，例如UV/0 3、H202/03以及過渡金屬催化劑等催化臭氧分解產(chǎn)生羥基自由基。羥基自由 基是具有強(qiáng)氧化性的尚活性物種，對有機(jī)物的氧化沒有選擇性，能大幅提尚對有機(jī)微污染 物的去除效率。但是現(xiàn)有的臭氧氧化和催化臭氧氧化技術(shù)受水中背景物質(zhì)的影響很大。例 如，在氏0 2/03用于污水廠二級出水處理的工程實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，即使投加大量的H 202，臭氧去除 難降解有機(jī)物的效率也無明顯提高。因?yàn)樗械谋尘坝袡C(jī)物競爭消耗了大量的臭氧和羥基 自由基，使得臭氧、羥基自由基的有效濃度降低。要達(dá)到較好的微污染物去除效果，就必須 提高臭氧投量，導(dǎo)致運(yùn)行成本增加，而且臭氧投量的提高會增加含溴含碘消毒副產(chǎn)物（溴 酸鹽、溴代有機(jī)物、碘代有機(jī)物等）的生成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有臭氧氧化法受水中背景成分影響大，臭氧和羥基自 由基有效濃度低，導(dǎo)致臭氧投加量大的問題，而提供了一種利用高鐵酸鹽強(qiáng)化臭氧氧化去 除水中有機(jī)污染物的水處理方法。
[0004] 本發(fā)明利用高鐵酸鹽強(qiáng)化臭氧氧化去除水中有機(jī)污染物的方法按下列步驟實(shí) 現(xiàn)：
[0005] 向含有有機(jī)污染物的水源水中投加0. 1~30mg/L高鐵酸鹽進(jìn)行預(yù)氧化處理，攪拌 反應(yīng)1~30min后通入0. 2~30mg/L的臭氧繼續(xù)攪拌反應(yīng)，從而完成高鐵酸鹽強(qiáng)化臭氧氧 化去除水中的有機(jī)污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀、高鐵酸鈉中的一種或兩種的 混合物。
[0006] 本發(fā)明所述的高鐵酸鹽本身作為一種強(qiáng)氧化劑，能選擇性地氧化部分微污染物， 與臭氧起到共同氧化的作用；其次，高鐵酸鹽與有機(jī)物反應(yīng)原位生成的過氧化氫能引發(fā)臭 氧分解產(chǎn)生高活性氧化劑羥基自由基（丨丨：：〇2 〇丨丨1 +丨丨〇：：，丨丨〇:+〇.; - ? 〇丨丨+〇:* + 〇:), 大大提高對難降解有機(jī)物的去除效率。同時(shí)，高鐵酸鹽在預(yù)氧化階段氧化水中背景有機(jī)物， 減少背景成分對臭氧和羥基自由基的捕獲消耗，提高臭氧、羥基自由基的有效濃度，降低臭 氧投量，含溴含碘消毒副產(chǎn)物生成量少，適合大規(guī)模應(yīng)用。
[0007] 該利用高鐵酸鹽強(qiáng)化臭氧氧化去除水中有機(jī)污染物的方法相比于臭氧單獨(dú)氧化 對污染物的去除率提高了 30 %~50 %，使臭氧的投量減少20 %~50 %，可以使溴酸鹽產(chǎn)生 量減少40 %~70 %，可以使含碘副產(chǎn)物產(chǎn)生量減少30 %~60 %。
【具體實(shí)施方式】
[0008]【具體實(shí)施方式】一：本實(shí)施方式利用高鐵酸鹽強(qiáng)化臭氧氧化去除水中有機(jī)污染物的 方法按下列步驟實(shí)現(xiàn)：
[0009]向含有有機(jī)污染物的水源水中投加0. 1~30mg/L高鐵酸鹽進(jìn)行預(yù)氧化處理，攪拌 反應(yīng)1~30min后通入0.2~30mg/L的臭氧繼續(xù)攪拌反應(yīng)，從而完成高鐵酸鹽強(qiáng)化臭氧氧 化去除水中的有機(jī)污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀、高鐵酸鈉中的一種或兩種的 混合物。
[0010] 本實(shí)施方式尚鐵酸鹽的投加量是以Fe計(jì)。尚鐵酸鹽為尚鐵酸鐘和尚鐵酸納為混 合物時(shí)可按任意比混合。向含有有機(jī)污染物的水源水中投加〇. 1~30mg/L高鐵酸鹽，此處 是指水源水中高鐵酸鹽的濃度為0. 1~30mg/L。
[0011] 本實(shí)施方式所述高鐵酸鹽是一種綠色氧化劑，在較寬的pH范圍內(nèi)具有強(qiáng)氧化性， 其氧化具有選擇性，易于氧化含富電子基團(tuán)的化合物，如酚類、胺類、烯烴類以及含氮、硫的 化合物。高鐵酸鹽最終還原產(chǎn)物為三價(jià)鐵，進(jìn)一步水解具有一定的混凝效果，在混凝、沉淀、 過濾階段被去除，而且排放后對環(huán)境友好，無毒無害。高鐵酸鹽反應(yīng)過程中原位生成的過氧 化氫引發(fā)臭氧產(chǎn)生羥基自由基，大大提高對難降解污染物的去除效率；高鐵酸鹽在預(yù)氧化 階段氧化去除水中消耗臭氧和自由基的背景成分，降低臭氧投量，提高后續(xù)自由基的產(chǎn)率 和利用率。
【具體實(shí)施方式】 [0012] 二：本實(shí)施方式與一不同的是含有有機(jī)污染物的水源 水中有機(jī)污染物的濃度為〇. 00001~1000yg/L。其它步驟及參數(shù)與一相同。
[0013]【具體實(shí)施方式】三：本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二不同的是所述的有機(jī)污染物 為硝基苯、雌二醇、雌酮、雌三醇、己烯雌酚、17a-乙炔基雌二醇、異黃酮、玉米赤霉烯酮、 壬基酚、辛基酚、卡馬西平紅霉素、磺胺甲惡唑、甲氧芐氨嘧啶、羅紅霉素、氧氟沙星、若氟沙 星、阿替洛爾、安定、酮基布洛芬、降固醇酸、卡巴咪嗪、萘普生、布洛芬、克霉唑、撲熱息痛、 碘胺嘧啶、氯霉素、雙氯芬酸、苯扎貝特、二甲苯氧庚酸、卡馬西平、莠去津、敵敵畏、草甘膦、 毒死蜱、七氯、馬拉硫磷、五氯酚、六六六、樂果、對硫磷、滅草松、甲基對硫磷、百菌清、呋喃 丹、林丹、溴氰菊酯、2, 4-滴、滴滴涕、氰化物、1，1-二氯乙烯、1，2-二氯乙烯、1，2-二氯苯、 1，4-二氯苯、三氯乙烯、三氯苯、六氯丁二烯、丙烯酰胺、四氯乙烯、甲苯、環(huán)氧氯丙烷、苯、苯 乙烯、苯并芘、氯乙烯、氯苯、二（2-乙基己基）己二酸酯、二溴乙烯、二噁英、土臭素、五氯 丙烷、雙酚A、丙烯腈、丙烯酸、丙烯醛、四乙基鉛、戊二醛、甲基異莰醇-2、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián) 苯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、環(huán)烷酸、苯甲醚、萘酚、丁基黃原酸、氯化乙 基汞、碘普羅胺、碘海醇、泛影葡胺、泛影酸鈉、碘化油、碘克沙醇中的一種或多種混合物。其 它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】四：本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是所述的含有有 機(jī)污染物的水源水為飲用水源水或污水廠二級出水。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至 三之一相同。
[0015]【具體實(shí)施方式】五：本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是以固體高鐵酸 鹽或者高鐵酸鹽溶液的形式向含有有機(jī)污染物的水源水中投加〇. 1~30mg/L高鐵酸鹽進(jìn) 行預(yù)氧化處理。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至四之一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0016] 六：本實(shí)施方式與一至五之一不同的是向含有有機(jī)污 染物的水源水中投加2~20mg/L高鐵酸鹽進(jìn)行預(yù)氧化處理。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施 方式一至五之一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0017] 七：本實(shí)施方式與六不同的是向含有有機(jī)污染物的水 源水中投加3~12mg/L高鐵酸鹽進(jìn)行預(yù)氧化處理。其它步驟及參數(shù)與六相 同。
【具體實(shí)施方式】 [0018] 八：本實(shí)施方式與一至七之一不同的是通入2~ 20mg/L的臭氧繼續(xù)攪拌反應(yīng)。其它步驟及參數(shù)與一至七之一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0019] 九：本實(shí)施方式與一至八之一不同的是通入0.2~ 30mg/L的臭氧繼續(xù)攪拌反應(yīng)2~30min。其它步驟及參數(shù)與一至八之一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0020] 十：本實(shí)施方式與一至九之一不同的是臭氧的投加方 式為通入臭氧氣體。其它步驟及參數(shù)與一至九之一相同。
[0021] 實(shí)施例一：本實(shí)施例利用高鐵酸鹽強(qiáng)化臭氧氧化去除水中有機(jī)污染物的方法按下 列步驟實(shí)現(xiàn)：
[0022]向含有0? 001 y g/L雌酮的飲用水源水中投加2mg/L高鐵酸鹽（以Fe計(jì)）進(jìn)行預(yù) 氧化處理，攪拌反應(yīng)lOmin后通入2mg/L的臭氧繼續(xù)攪拌反應(yīng)20min，從而完成高鐵酸鹽強(qiáng) 化臭氧氧化去除水中的有機(jī)污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀和高鐵酸鈉混合物的 水溶液。
[0023] 本實(shí)施例出水中雌酮的濃度為0. 00025yg/L，去除率達(dá)75%，相較于單獨(dú)臭氧氧 化，雌酮的去除率提高30%，臭氧投加量減少20%。
[0024] 實(shí)施例二：本實(shí)施例利用高鐵酸鹽強(qiáng)化臭氧氧化去除水中有機(jī)污染物的方法按下 列步驟實(shí)現(xiàn)：
[0025] 向含有0? 04yg/L雌酮的污水廠二級出水中投加5mg/L高鐵酸鹽（以Fe計(jì)）進(jìn) 行預(yù)氧化處理，攪拌反應(yīng)20min后通入10mg/L的臭氧繼續(xù)攪拌反應(yīng)20min，從而完成高鐵酸 鹽強(qiáng)化臭氧氧化去除水中的有機(jī)污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀和高鐵酸鈉混合 物的水溶液。
[0026] 本實(shí)施例出水中雌酮的濃度為0. 002yg/L，去除率達(dá)95%，相較于單獨(dú)臭氧氧 化，雌酮的去除率提高45%，臭氧投加量減少35%。
[0027] 實(shí)施例三：本實(shí)施例利用高鐵酸鹽強(qiáng)化臭氧氧化去除水中有機(jī)污染物的方法按下 列步驟實(shí)現(xiàn)：
[0028] 向含有30yg/L卡馬西平的飲用水源水中投加2mg/L高鐵酸鹽（以Fe計(jì)）進(jìn)行 預(yù)氧化處理，攪拌反應(yīng)lOmin后通入2mg/L的臭氧繼續(xù)攪拌反應(yīng)25min，從而完成高鐵酸鹽 強(qiáng)化臭氧氧化去除水中的有機(jī)污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀和高鐵酸鈉混合物 的水溶液。
[0029] 本實(shí)施例出水中卡馬西平的濃度為0. 12yg/L，去除率達(dá)99. 6%，相較于單獨(dú)臭 氧氧化，卡馬西平的去除率提高40%，臭氧投加量減少20%。
[0030] 實(shí)施例四：本實(shí)施例利用高鐵酸鹽強(qiáng)化臭氧氧化去除水中有機(jī)污染物的方法按下 列步驟實(shí)現(xiàn)：
[0031] 向含有250yg/L卡馬西平的飲用水源水中投加lOmg/L高鐵酸鹽（以Fe計(jì)）進(jìn) 行預(yù)氧化處理，攪拌反應(yīng)30min后通入15mg/L的臭氧繼續(xù)攪拌反應(yīng)25min，從而完成高鐵酸 鹽強(qiáng)化臭氧氧化去除水中的有機(jī)污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀和高鐵酸鈉混合 物的水溶液。
[0032] 本實(shí)施例出水中卡馬西平的濃度為0. 5yg/L