一种利用高铁酸盐强化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水处理方法，具体涉及一种臭氧氧化去除水中有机污染物的方 法。
【背景技术】
[0002] 臭氧氧化在水处理中应用十分广泛。臭氧作为一种强氧化剂，能有效去除色度、嗅 味以及多种有机微污染物。单独臭氧氧化具有选择性，只能氧化部分有机污染物（含富电 子基团），而且大多数只是结构、分子量的变化，矿化程度不高。因此需要采用催化臭氧氧化 技术，例如UV/0 3、H202/03以及过渡金属催化剂等催化臭氧分解产生羟基自由基。羟基自由 基是具有强氧化性的尚活性物种，对有机物的氧化没有选择性，能大幅提尚对有机微污染 物的去除效率。但是现有的臭氧氧化和催化臭氧氧化技术受水中背景物质的影响很大。例 如，在氏0 2/03用于污水厂二级出水处理的工程实际中发现，即使投加大量的H 202，臭氧去除 难降解有机物的效率也无明显提高。因为水中的背景有机物竞争消耗了大量的臭氧和羟基 自由基，使得臭氧、羟基自由基的有效浓度降低。要达到较好的微污染物去除效果，就必须 提高臭氧投量，导致运行成本增加，而且臭氧投量的提高会增加含溴含碘消毒副产物（溴 酸盐、溴代有机物、碘代有机物等）的生成。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决现有臭氧氧化法受水中背景成分影响大，臭氧和羟基自 由基有效浓度低，导致臭氧投加量大的问题，而提供了一种利用高铁酸盐强化臭氧氧化去 除水中有机污染物的水处理方法。
[0004] 本发明利用高铁酸盐强化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法按下列步骤实 现：
[0005] 向含有有机污染物的水源水中投加0. 1~30mg/L高铁酸盐进行预氧化处理，搅拌 反应1~30min后通入0. 2~30mg/L的臭氧继续搅拌反应，从而完成高铁酸盐强化臭氧氧 化去除水中的有机污染物；其中所述的高铁酸盐为高铁酸钾、高铁酸钠中的一种或两种的 混合物。
[0006] 本发明所述的高铁酸盐本身作为一种强氧化剂，能选择性地氧化部分微污染物， 与臭氧起到共同氧化的作用；其次，高铁酸盐与有机物反应原位生成的过氧化氢能引发臭 氧分解产生高活性氧化剂羟基自由基（丨丨：：〇2 〇丨丨1 +丨丨〇：：，丨丨〇:+〇.; - ? 〇丨丨+〇:* + 〇:), 大大提高对难降解有机物的去除效率。同时，高铁酸盐在预氧化阶段氧化水中背景有机物， 减少背景成分对臭氧和羟基自由基的捕获消耗，提高臭氧、羟基自由基的有效浓度，降低臭 氧投量，含溴含碘消毒副产物生成量少，适合大规模应用。
[0007] 该利用高铁酸盐强化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法相比于臭氧单独氧化 对污染物的去除率提高了 30 %~50 %，使臭氧的投量减少20 %~50 %，可以使溴酸盐产生 量减少40 %~70 %，可以使含碘副产物产生量减少30 %~60 %。
【具体实施方式】
[0008]【具体实施方式】一：本实施方式利用高铁酸盐强化臭氧氧化去除水中有机污染物的 方法按下列步骤实现：
[0009]向含有有机污染物的水源水中投加0. 1~30mg/L高铁酸盐进行预氧化处理，搅拌 反应1~30min后通入0.2~30mg/L的臭氧继续搅拌反应，从而完成高铁酸盐强化臭氧氧 化去除水中的有机污染物；其中所述的高铁酸盐为高铁酸钾、高铁酸钠中的一种或两种的 混合物。
[0010] 本实施方式尚铁酸盐的投加量是以Fe计。尚铁酸盐为尚铁酸钟和尚铁酸纳为混 合物时可按任意比混合。向含有有机污染物的水源水中投加〇. 1~30mg/L高铁酸盐，此处 是指水源水中高铁酸盐的浓度为0. 1~30mg/L。
[0011] 本实施方式所述高铁酸盐是一种绿色氧化剂，在较宽的pH范围内具有强氧化性， 其氧化具有选择性，易于氧化含富电子基团的化合物，如酚类、胺类、烯烃类以及含氮、硫的 化合物。高铁酸盐最终还原产物为三价铁，进一步水解具有一定的混凝效果，在混凝、沉淀、 过滤阶段被去除，而且排放后对环境友好，无毒无害。高铁酸盐反应过程中原位生成的过氧 化氢引发臭氧产生羟基自由基，大大提高对难降解污染物的去除效率；高铁酸盐在预氧化 阶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，提高后续自由基的产率 和利用率。
【具体实施方式】 [0012] 二：本实施方式与一不同的是含有有机污染物的水源 水中有机污染物的浓度为〇. 00001~1000yg/L。其它步骤及参数与一相同。
[0013]【具体实施方式】三：本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是所述的有机污染物 为硝基苯、雌二醇、雌酮、雌三醇、己烯雌酚、17a-乙炔基雌二醇、异黄酮、玉米赤霉烯酮、 壬基酚、辛基酚、卡马西平红霉素、磺胺甲恶唑、甲氧苄氨嘧啶、罗红霉素、氧氟沙星、若氟沙 星、阿替洛尔、安定、酮基布洛芬、降固醇酸、卡巴咪嗪、萘普生、布洛芬、克霉唑、扑热息痛、 碘胺嘧啶、氯霉素、双氯芬酸、苯扎贝特、二甲苯氧庚酸、卡马西平、莠去津、敌敌畏、草甘膦、 毒死蜱、七氯、马拉硫磷、五氯酚、六六六、乐果、对硫磷、灭草松、甲基对硫磷、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、环氧氯丙烷、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、双酚A、丙烯腈、丙烯酸、丙烯醛、四乙基铅、戊二醛、甲基异莰醇-2、多环芳烃、多氯联 苯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、环烷酸、苯甲醚、萘酚、丁基黄原酸、氯化乙 基汞、碘普罗胺、碘海醇、泛影葡胺、泛影酸钠、碘化油、碘克沙醇中的一种或多种混合物。其 它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0014]【具体实施方式】四：本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是所述的含有有 机污染物的水源水为饮用水源水或污水厂二级出水。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至 三之一相同。
[0015]【具体实施方式】五：本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是以固体高铁酸 盐或者高铁酸盐溶液的形式向含有有机污染物的水源水中投加〇. 1~30mg/L高铁酸盐进 行预氧化处理。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
【具体实施方式】 [0016] 六：本实施方式与一至五之一不同的是向含有有机污 染物的水源水中投加2~20mg/L高铁酸盐进行预氧化处理。其它步骤及参数与具体实施 方式一至五之一相同。
【具体实施方式】 [0017] 七：本实施方式与六不同的是向含有有机污染物的水 源水中投加3~12mg/L高铁酸盐进行预氧化处理。其它步骤及参数与六相 同。
【具体实施方式】 [0018] 八：本实施方式与一至七之一不同的是通入2~ 20mg/L的臭氧继续搅拌反应。其它步骤及参数与一至七之一相同。
【具体实施方式】 [0019] 九：本实施方式与一至八之一不同的是通入0.2~ 30mg/L的臭氧继续搅拌反应2~30min。其它步骤及参数与一至八之一相同。
【具体实施方式】 [0020] 十：本实施方式与一至九之一不同的是臭氧的投加方 式为通入臭氧气体。其它步骤及参数与一至九之一相同。
[0021] 实施例一：本实施例利用高铁酸盐强化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法按下 列步骤实现：
[0022]向含有0? 001 y g/L雌酮的饮用水源水中投加2mg/L高铁酸盐（以Fe计）进行预 氧化处理，搅拌反应lOmin后通入2mg/L的臭氧继续搅拌反应20min，从而完成高铁酸盐强 化臭氧氧化去除水中的有机污染物；其中所述的高铁酸盐为高铁酸钾和高铁酸钠混合物的 水溶液。
[0023] 本实施例出水中雌酮的浓度为0. 00025yg/L，去除率达75%，相较于单独臭氧氧 化，雌酮的去除率提高30%，臭氧投加量减少20%。
[0024] 实施例二：本实施例利用高铁酸盐强化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法按下 列步骤实现：
[0025] 向含有0? 04yg/L雌酮的污水厂二级出水中投加5mg/L高铁酸盐（以Fe计）进 行预氧化处理，搅拌反应20min后通入10mg/L的臭氧继续搅拌反应20min，从而完成高铁酸 盐强化臭氧氧化去除水中的有机污染物；其中所述的高铁酸盐为高铁酸钾和高铁酸钠混合 物的水溶液。
[0026] 本实施例出水中雌酮的浓度为0. 002yg/L，去除率达95%，相较于单独臭氧氧 化，雌酮的去除率提高45%，臭氧投加量减少35%。
[0027] 实施例三：本实施例利用高铁酸盐强化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法按下 列步骤实现：
[0028] 向含有30yg/L卡马西平的饮用水源水中投加2mg/L高铁酸盐（以Fe计）进行 预氧化处理，搅拌反应lOmin后通入2mg/L的臭氧继续搅拌反应25min，从而完成高铁酸盐 强化臭氧氧化去除水中的有机污染物；其中所述的高铁酸盐为高铁酸钾和高铁酸钠混合物 的水溶液。
[0029] 本实施例出水中卡马西平的浓度为0. 12yg/L，去除率达99. 6%，相较于单独臭 氧氧化，卡马西平的去除率提高40%，臭氧投加量减少20%。
[0030] 实施例四：本实施例利用高铁酸盐强化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法按下 列步骤实现：
[0031] 向含有250yg/L卡马西平的饮用水源水中投加lOmg/L高铁酸盐（以Fe计）进 行预氧化处理，搅拌反应30min后通入15mg/L的臭氧继续搅拌反应25min，从而完成高铁酸 盐强化臭氧氧化去除水中的有机污染物；其中所述的高铁酸盐为高铁酸钾和高铁酸钠混合 物的水溶液。
[0032] 本实施例出水中卡马西平的浓度为0. 5yg/L