专利名称：氯氧化铁盐混凝微滤联合除砷方法
技术领域：
本发明属于水处理技术，具体涉及到以地下水或地表水作水源，生产饮用水时去除其中的砷。
背景技术：
砷，包括单质和大多数化合物，是剧毒物质，是致癌、致突变因子，对动物还有致畸形作用。长期饮用高砷水，会引发各种癌症和炎症，目前已被美国疾病控制中心和国际癌研究机构确定为第一类致癌物。我国高砷水地区涉及台湾、新疆、内蒙、西藏等10个省(区) 约30个县(旗)，暴露人口高达1500万，饮水型砷中毒已成为我国的一种主要地方病。我国现行的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)规定饮用水中砷的含量不得超过0. Olmg/ L，因而去除饮用水中的砷已成为当务之急。常用的饮用水除砷方法有混凝沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法等。混凝沉淀法需要的水力停留时间长，占地面积大，对于含砷浓度较高的水源水，处理后难以满足当前饮用水卫生标准的要求。吸附法除砷效率较低，且吸附剂需要频繁再生，操作复杂，排放大量的清洗废液。离子交换法除砷效率较高，但投资成本高，原水含盐量高时需要进行预处理，而且离子交换树脂的再生操作复杂，排放大量的再生废液。膜分离法，如反渗透、电渗析等，除砷效率高，但投资成本也较高，不利于推广。本发明提出将氯氧化、铁盐混凝和微滤联用，费用低，操作简单方便，自动化程度高，又能保证处理后水中的砷含量达标，是一种非常实用的饮用水除砷方法。
发明内容
本发明的目的是，提供一种采用氯氧化铁盐混凝微滤联合的方法来去除饮用水中的砷，使其含量满足生活饮用水卫生标准的要求。本发明采用氯氧化剂氧化、铁盐混凝和中空纤维膜过滤联合进行净化除砷，其具体方法由以下步骤完成(1)在水源水进入混凝反应器的同时，向混凝反应器中投加氯氧化剂，水源水中不含As (III)时不需投加；(2) 1 ;3min后向混凝反应器中投加铁盐混凝剂；(3)氯氧化剂投加量由水源水中的As(III)含量确定，投加的氯氧化剂全部用于氧化As (III)，在As (III)浓度为0. 10-0. 15mg/L的范围内，投加氯氧化剂0. 5mg/L，以有效氯计，将水中的As(III)氧化为As (V)；(4)铁盐投加量由水源水中的总砷和污染物含量确定，投加的铁盐全部用于除砷， 在水源水中的总砷浓度为0. 10-0. 15mg/L的范围内，投加铁盐％ig/L，以!^3+计，将水中总砷的浓度降低至0. 01mg/L以下，满足饮用水卫生标准的要求；(5)混凝反应器以曝气或机械搅拌的方式提供紊动，使氯氧化剂均勻分散，将 As(III)氧化为As (V)；同时使铁盐混凝剂水解并与水源水中的砷反应；(6)膜分离器以曝气的方式提供紊动，铁盐水解产物与砷进一步反应，形成的含砷絮凝体通过中空纤维膜过滤分离去除。氯氧化剂是次氯酸钠、或者是次氯酸钙、或者是液氯、或者是二氧化氯。铁盐是氯化铁、或者是硫酸铁、或者是聚铁。本发明的有益效果在于在生产饮用水时，向含砷水源水中投加适量的氯氧化剂和铁盐，能够使处理后水中残余的砷和铁含量满足生活饮用水卫生标准的要求，对降低饮水型砷中毒的发病率具有重要意义。该方法自动化程度高，操作简单方便，运行费用低，水资源的利用率高；基于该方法所用中空纤维微滤膜组件可以根据需要设计成固定式或移动式，设计规模也可以灵活选取，非常适用于农村和偏远地区以及野外供水或突发事件的应急供水。附图
及附表说明附图为本发明实施例的实验装置系统图。
具体实施例方式以下通过具体实施例对本发明的方法步骤做进一步的说明。同时本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。采用氯氧化剂氧化、铁盐混凝和中空纤维膜过滤联合进行净化除砷，其中中空纤维膜的公称孔径为0. 2 μ m，有效面积为0. 5m2。混凝反应器有效容积为2. 5L，气水比为 5 1，水力停留时间为15min。膜分离器有效容积为7.5L，气水比为10 1，水力停留时间为45min。本实施例中氯氧化剂采用次氯酸钠；铁盐采用氯化铁，。净化除砷具体方法由以下步骤完成(1)在水源水进入混凝反应器的同时，向混凝反应器中投加氯氧化剂，水源水中不含As (III)时不需投加。(2) :3min后向混凝反应器中投加铁盐。(3)氯氧化剂投加量由水源水中的总砷含量确定，本实施例水源水中的砷为 As(III)，含量为0. 15mg/L，投加氯氧化剂0. 5mg/L,以有效氯计，将水源水中的As(III)氧化为As (V)。(4)铁盐投加量由水源水中的总砷和污染物含量确定，本实施例步骤(3)中总砷含量为0. 15mg/L，铁盐的投加量为％ig/L，以!^3+计。(5)混凝反应器以曝气方式提供紊动，使氯氧化剂均勻分散，将As(III)氧化为 As(V)；同时使铁盐混凝剂水解并与水源水中的砷反应；(6)膜分离器以曝气的方式提供紊动，铁盐水解产物与砷进一步反应，形成的含砷絮凝体通过中空纤维膜过滤分离去除。膜分离器按出水8min、闲置^iin方式运行；液位信号为低时，混凝反应器的水进入膜分离器。试验装置采用间歇运行，每天运转8小时。具体操作过程为(参照附图)在PLC (可编程控制器)控制下，提升泵1和计量泵 2分别将待处理水和次氯酸钠加入混凝反应器3，次氯酸钠将As (III)氧化为As (V) ；3min 后计量泵4将氯化铁加入混凝反应器，原水中的As (V)被氯化铁的水解产物所吸附。当膜分离器5的液位信号为低液位时，开启电磁阀6，待混凝反应器中的水流入膜分离器后，关闭电磁阀；铁盐水解产物在膜分离器中进一步与砷反应，生成的微小絮凝体被中空纤维膜组件7截留在膜分离器中，产水由出水泵8抽出，从而达到除砷的目的。混凝反应器采用曝气搅拌，膜分离器采用曝气搅拌，空气分别由鼓风机9和鼓风机10提供。
试验结果表明当水源水中的As(III)含量为0. 15mg/L时，次氯酸钠投加量为 0. 5mg/L(以有效氯计)、氯化铁投加量(以1 3+计)，采用生活饮用水标准检验方法检测，出水中砷浓度低于0. 01mg/L,残余铁的含量低于0. lmg/L,能够满足生活饮用水卫生标准的要求。试验装置每天运行8小时(间歇运行)，中空纤维微滤膜的比通量随着处理水量的增加而缓慢下降。当比通量降低至工作比通量以下时，将混凝反应器与膜分离器中的污泥排出，对膜进行清洗。膜反应器运行50天后，污染膜先后在自来水、pH值为2. 79 的盐酸中分别浸泡12小时后，比通量能恢复到新膜的90. 2%，不可逆污染所占的比例仅为 9.8%，说明单纯的铁盐絮凝体不会对微滤膜造成显著的污染，故该方法对降低制水成本和该方法的推广应用具有积极意义。
权利要求
1.氯氧化铁盐混凝微滤联合除砷方法，其特征在于采用氯氧化剂氧化、铁盐混凝和中空纤维膜过滤联合进行净化除砷，其具体方法由以下步骤完成(1)在水源水进入混凝反应器的同时，向混凝反应器中投加氯氧化剂，水源水中不含 As(III)时不需投加；(2)1 3min后向混凝反应器中投加铁盐混凝剂；(3)氯氧化剂投加量由水源水中的As(III)含量确定，投加的氯氧化剂全部用于氧化 As(III)，在As (III)浓度为0. 10-0. 15mg/L的范围内，投加氯氧化剂0. 5mg/L,以有效氯计， 将水中的As(III)氧化为As (V)；(4)铁盐投加量由水源水中的总砷和污染物含量确定，投加的铁盐全部用于除砷，在水源水中的总砷浓度为0. 10-0. 15mg/L的范围内，投加铁盐％ig/L，以!^3+计，将水中总砷的浓度降低至0. 01mg/L以下，满足饮用水卫生标准的要求；(5)混凝反应器以曝气或机械搅拌的方式提供紊动，使氯氧化剂均勻分散，将As(III) 氧化为As(V)；同时使铁盐混凝剂水解并与水源水中的砷反应；(6)膜分离器以曝气的方式提供紊动，铁盐水解产物与砷进一步反应，形成的含砷絮凝体通过中空纤维膜过滤分离去除。
2.按照权利要求1所述的氯氧化铁盐混凝微滤联合除砷方法，其特征在于所述氯氧化剂是次氯酸钠、或者是次氯酸钙、或者是液氯、或者是二氧化氯。
3.按照权利要求1所述的氯氧化铁盐混凝微滤联合除砷方法，其特征在于所述铁盐是氯化铁、或者是硫酸铁、或者是聚铁。
全文摘要
本发明公开了一种采用氯氧化铁盐混凝微滤联合的方法来去除饮用水中的砷。用氯氧化剂和铁盐加入混凝反应器中，以曝气或机械搅拌的方式提供一定的紊动，使氯氧化剂将砷(III)氧化为砷(V)，同时铁盐水解产物与原水中的砷(V)形成絮凝体，经中空纤维膜分离而达到除砷的目的。本发明的有益效果在于向含砷的水源水中投加适量的氯氧化剂和铁盐，能够使处理后水中残余的砷和铁含量满足生活饮用水卫生标准的要求，对降低我国饮水型砷中毒的发病率有重要意义。基于本发明的中空纤维微滤膜组件可以根据需要设计成固定式或移动式，设计规模也可以灵活选取，适用于农村和偏远地区以及野外供水或突发事件的应急供水。
文档编号C02F9/04GK102167457SQ201110064498
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者张光辉, 顾平 申请人:天津大学