专利名称：一种用于含溴离子饮用水深度处理的方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理方法，具体地说是涉及一种针对含溴离子饮用水深度处理的集成工艺处理方法。
背景技术：
随着水源污染的加剧和水质标准的提高，饮用水水质成为目前和今后相当长的一段时期内我国供水行业所面临的突出问题，针对常规处理工艺的不足，急迫需要围绕着现有原水水质开展系统的工艺研究，以满足人们对水质的需求。
目前，国内外饮用水厂主要通过在原有常规处理工艺的基础上进行工艺技术改进来提高给水水质，其中化学氧化是较为常用的手段。目前能够用于给水处理的氧化剂主要有氯、二氧化氯、高锰酸钾、过氧化氢和臭氧。传统的加氯预氧化过程中氯与源水中较高浓度的有机物作用会生成对人体有害的三卤甲烷等卤代有机物。二氧化氯具有很强的消毒能力，但在与有机物氧化时被还原成亚氯酸根，后者毒性较强，对红血球有破坏作用。高锰酸钾除微污染技术的氧化能力弱，效果不明显。过氧化氢与二价铁联用在酸性条件下有较强的氧化能力，但是，给水处理不可能允许大幅度的pH调整。臭氧在可用于给水处理的几种氧化剂中具有最强的氧化性，目前已被发达国家较多地应用于给水处理中。但是，臭氧化过程中也可能产生一些有害副产物，如甲醛和溴酸盐，国际癌症研究机构(IRAC)将其列为可能致癌物。卫生组织(WHO)和日本的饮用水水质标准分别规定甲醛上限浓度为90μg/L和80μg/L，美国环保局规定溴酸盐最大允许浓度限制为10μg/L。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术在进行给水处理时不能有效去除消毒副产物和溴酸副产物超标的缺陷，从而提供一种以臭氧氧化工艺为核心技术，通过集成工艺对饮用水进行深度处理，有效降低消毒副产物前质物，去除水体中有机物污染，同时，控制含溴原水在处理过程中溴酸盐副产物的形成低于10μg/L，使饮用水出水达到WHO安全饮用水标准的，既经济又实用的用于含溴离子饮用水深度处理的方法。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的本发明提供的用于含溴离子饮用水深度处理的方法，是按照臭氧氧化、混凝、沉淀、过滤、活性炭、消毒的顺序依次进行处理——通过提升泵将原水注入臭氧氧化反应装置，经过4～15分钟以后，进入混凝-沉淀装置，进行絮凝反应和沉淀，停留时间45～60分钟后，进入砂滤装置，然后，通过生物活性炭深度处理装置有效去除有机污染物，最后，通过消毒处理，得到符合WHO标准的饮用水。
该方法具体包括如下步骤1)臭氧氧化将所需处理的原水通入臭氧氧化装置进行臭氧氧化，臭氧反应量为0.5～2.0mg/L原水，接触时间为4～15min；在进行臭氧氧化后，还可加入过氧化氢，通过高级氧化去除水体中难降解有机物，过氧化氢的加入量与臭氧加入量的重量比为0.05～0.25；在原水硬度/TOC小于20～25时，可在进行臭氧氧化前加入石灰，来增强臭氧强化混凝的效果，石灰的投加量为10～30ppm；2)进行常规的混凝、沉淀、砂滤处理；3)生物活性炭处理使用生物活性炭处理，接触时间为10～15min；所述活性炭包括柱型炭、碎型碳；4)消毒采用紫外消毒，或使用氯、二氧化氯、臭氧、或高聚碘作为消毒剂进行化学消毒。
与现有技术相比，本发明提供的方法的优势之处在于；(1)采用臭氧化工艺替代预氯化工艺，置于传统水处理工艺(混凝、沉淀、过滤处理)前，既去除了水体色度、嗅味、铁、锰及部分易降解有机物，又有效解决了氯消毒副产物形成问题；(2)通过选择适宜臭氧剂量，有效控制臭氧副产物的形成，最终的出水溴酸形成量可以有效控制在10ppb以下；(3)在原水硬度/TOC小于25时，通过前加石灰和优化混凝工艺条件，有效增强预臭氧的助凝效果；(4)通过常规的混凝、沉淀、砂滤处理与臭氧氧化工艺的协同作用，有效降低了浊度，去除了颗粒物、TOC、CODMn和消毒副产物的前质物；(5)最后通过直接置于传统水处理工艺后的生物活性炭工艺，降解水体中微量有机物污染物。
综上所述，本发明集成了臭氧氧化、生物活性炭降解吸附、强化混凝等工艺与装置，通过集成工艺的整体条件优化，解决了消毒副产物前质物去除、微污染有机物去除和控制臭氧副产物形成等饮用水处理问题，能够以较低成本对饮用水进行深度处理，以达到WHO安全饮用水标准；并且能够有效控制含溴原水处理过程中臭氧副产物(溴酸盐)的形成，具有广阔的应用前景。
图1为实施例1的饮用水深度处理集成处理装置图；其中1提升泵，2臭氧接触池，3混凝反应池，4沉淀池，5砂滤池，6生物活性炭滤池，7消毒水箱；图2为实施例1的工艺在长期运行状态下对有机物(以高锰酸钾指数为表征指标)的去除情况，其中“-◇-”代表原水，“-□-”代表臭氧氧化的出水、“-△-”代表滤后出水，“-×-”代表生物活性炭处理出水；图3为实施例1的工艺在长期运行状态下出水中的溴酸形成量。
具体实施例方式
实施例1本实施例采用我国南方广东省深圳市某水库原水，该原水如表1所列，具有高藻、低浊、微污染、含溴离子的特征。
进行水深度处理的装置如图1所示，其中1提升泵，2臭氧接触池，3混凝反应池，4沉淀池，5砂滤池，6生物活性炭滤池，7消毒水箱。首先通过提升泵1将原水注入臭氧氧化反应装置2进行臭氧氧化，臭氧反应量为0.5mg/L原水，接触时间4min后，进入混凝装置3-沉淀装置4，进行絮凝反应和沉淀，所用的絮凝剂为聚合氯化铝(PAC)，停留时间45分钟后，进入砂滤装置5；然后，通过生物活性炭池6，水力停留时间为15min(采用生物自然挂膜方法形成生物活性炭)；最后，进入消毒池，通过加入高聚碘树脂消毒剂(专利号02245948.0，投加量0.2mg/L)进行消毒处理。处理后出水的水质列于表1。
表1、原水及出水的水质
于2004年6月14日至9月24日，对该工艺进行长期运行状态下的检测，其原水、臭氧氧化的出水、滤后出水及生物活性炭处理出水对有机物(以高锰酸钾指数为表征指标)的去除情况绘于图2，可见，生物活性炭出水中高锰酸钾指数含量稳定在1mg/L以下，与原水相比，可去除1.0～2.0mg/L。
在此期间，检测出水中的溴酸形成量，绘于图3，表明原水(溴离子含量18～35μg/L)，在臭氧反应量低于2.0mg/L，处理工艺出水中溴酸形成量均低于3ppb，远小于WHO规定上限(10μg/L)标准。
实施例2某水库原水硬度/TOC为16(小于25)，因此，采用前加石灰工艺。首先将石灰加入原水中混合(投加量为15mg/L)，通过提升泵1将原水注入臭氧氧化反应装置2进行臭氧氧化，臭氧反应量为2.0mg/L原水，接触时间4min后，进入混凝装置3-沉淀装置4，进行絮凝反应和沉淀，所用的絮凝剂为聚合氯化铝(PAC)，停留时间45分钟后，进入砂滤装置5；然后，通过生物活性炭池6，水力停留时间为15min(采用生物自然挂膜方法形成生物活性炭)；最后，进入消毒池，加氯消毒处理。
原水水质及采用加石灰处理后出水的水质列于表2。
表2、原水及出水的水质
实施例3本实施例中原水中含有仲丁威农药残余，因此，加入过氧化氢，过氧化氢的加入量与臭氧加入量的重量比为0.20(其中臭氧加入量为1.57mg/L)。
首先通过提升泵1将原水注入臭氧氧化反应装置2进行臭氧氧化，臭氧反应量为1.57mg/L原水，接触时间4min后，在臭氧接触池出口加入过氧化氢(重量比为0.20)。进入混凝装置3-沉淀装置4，进行絮凝反应和沉淀，所用的絮凝剂为聚合氯化铝(PAC)，停留时间45分钟后，进入砂滤装置5；然后，通过生物活性炭池6，水力停留时间为15min(采用生物自然挂膜方法形成生物活性炭)；最后，进入消毒池，加氯消毒处理。
原水水质及采用高级氧化方法处理后出水水质列于表3。
表3、原水及出水的水质
权利要求
1.一种用于含溴离子饮用水深度处理的方法，是按照臭氧氧化、混凝、沉淀、过滤、活性炭、消毒的顺序依次进行处理。
2.如权利要求1所述的用于含溴离子饮用水深度处理的方法，该方法具体包括如下步骤1)臭氧氧化将所需处理的原水通入臭氧氧化装置进行臭氧氧化，臭氧反应量为0.5～2.0mg/L原水，接触时间为4～15min；2)进行常规的混凝、沉淀、砂滤处理；3)生物活性炭处理使用生物活性炭处理，接触时间为10～15min；4)消毒。
3.如权利要求1或2所述的用于含溴离子饮用水深度处理的方法，其特征在于所述步骤1)的臭氧氧化后，加入过氧化氢，过氧化氢的加入量与臭氧加入量的重量比为0.05～0.25。
4.如权利要求1或2所述的用于含溴离子饮用水深度处理的方法，其特征在于在所述步骤1)进行臭氧氧化前加入石灰，石灰的投加量为10～30ppm。
5.如权利要求1或2所述的用于含溴离子饮用水深度处理的方法，其特征在于所述步骤3)的生物活性炭为柱型炭或碎型碳。
6.如权利要求1或2所述的用于含溴离子饮用水深度处理的方法，其特征在于所述步骤4)的消毒是采用紫外消毒。
7.如权利要求1或2所述的用于含溴离子饮用水深度处理的方法，其特征在于所述步骤4)的消毒是采用氯、二氧化氯、臭氧、或高聚碘作为消毒剂进行化学消毒。
全文摘要
本发明涉及一种水处理方法，具体地说是涉及一种针对含溴离子饮用水深度处理的集成工艺处理方法。该方法是按照臭氧氧化、混凝、沉淀、过滤、活性炭、消毒的顺序依次进行处理，得到符合WHO标准的饮用水。本发明通过集成工艺的整体条件优化，解决了消毒副产物前质物去除、微污染有机物去除和控制臭氧副产物形成等饮用水处理问题，能够以较低成本对饮用水进行深度处理，以达到WHO安全饮用水标准；并且能够有效控制含溴原水处理过程中臭氧副产物的形成，具有广阔的应用前景。
文档编号C02F1/52GK1807288SQ200510001788
公开日2006年7月26日 申请日期2005年1月21日 优先权日2005年1月21日
发明者杨敏, 郭召海, 张昱, 裴义山, 于建伟 申请人:中国科学院生态环境研究中心