专利名称：应对水中超标金属污染物的硫化物沉淀处理方法
技术领域：
本发明涉及一种处理水中超标金属污染物的方法，尤其是开发应对饮用水水源突发性金 属污染的化学沉淀处理方法，属于水处理领域。
技术背景由于饮用水水源水质标准要求其中的污染物不得超过一定限值，因此饮用水处理通常并 不需要对金属污染物进行处理。但是当饮用水水源受到含有大量金属污染物的污水污染时， 城市供水企业就不得不面临处理含有超标金属污染物的难题。目前饮用水行业通常采用的处理方法包括以下两种1. 加大混凝剂投加量由于金属离子自身的物理化学特性，这种作法对金属污染物的去除效果有限，即使将混 凝剂投加量提高一倍，对于金属污染物的去除率一般也只能提高10~30%。2. 吸附法活性炭、沸石等多孔介质对于水中的金属污染物也有一定的吸附作用，但是吸附容量有 限，要实现处理达标需要很高的投加量，因而在水处理行业中的应用很少。主要发明人于2008年1月提交申请的"应对水质超标金属污染物的碱性化学沉淀处理方 法"(申请号200810056004.6)是通过投加碱性药剂，提高水的pH值，使得金属污染物生成 碳酸盐和氢氧化物的形式沉淀，再加酸回调pH值。该专利申请和本发明在釆用的主要处理 药剂、实施方式等方面存在很大不同。发明内容本发明的目的在于提供应对水中超标金属污染物的硫化物沉淀处理方法，以实现在水源 水突发金属污染时，经济、安全、高效确保城市供水行业正常供水，以解决目前的饮用水处 理工艺无法应对水源水金属污染物超标的情况。应对水中超标金属污染物的硫化物沉淀处理方法，其特征在于该方法是在水中加入可 溶性硫化物，使得金属污染物生成不溶的硫化物，再投加混凝剂使金属硫化物不溶物和矶花 一起沉淀；此方法不得与预氧化或预氯化工艺同时采用；当沉淀后出水中的剩余硫化物超过 饮用水水质标准时，再投加氯或二氧化氯氧化去除硫化物。在上述应对水中超标金属污染物的硫化物沉淀处理方法中，其特征在于该方法在处理 饮用水源水金属污染物超标时，选择的药剂是硫化钠或硫化钾，选择的混凝剂是铝盐混凝剂。在上述应对水中超标金属污染物的硫化物沉淀处理方法中，其特征在于该方法在处理 镉超标的水时，加入硫化物的剂量与镉离子摩尔浓度比应大于l: 1，采用铝盐混凝剂的剂量大于20mg/L (以A1203计)。在上述应对水中超标金属污染物的碱性化学沉淀处理方法中，其特征在于该方法在处 理铅超标的水时，加入硫化物的剂量与铅离子的摩尔浓度比应大于l: 1，采用铝盐混凝剂的剂量大于20mg/L (以A1203计)。在上述应对水中超标金属污染物的碱性化学沉淀处理方法中，其特征在于该方法在处 理汞超标的水时，加入硫化物的剂量与汞离子的摩尔浓度比应大于l: 1，采用铝盐混凝剂的剂量大于20mg/L (以A1203计)。在上述应对水中超标金属污染物的碱性化学沉淀处理方法中，其特征在于该方法在处 理铜超标的水时，加入硫化物的剂量与铜离子的摩尔浓度比应大于l: 1，采用铝盐混凝剂的剂量大于20mg/L (以A1203计)。在上述应对水中超标金属污染物的碱性化学沉淀处理方法中，其特征在于该方法在处 理锌超标的水时，加入硫化物的剂量与锌离子摩尔浓度比应大于l: 1，采用铝盐混凝剂的剂量大于20mg/L (以A1203计)。在上述应对水中超标金属污染物的碱性化学沉淀处理方法中，其特征在于该方法可能产生的沉后水硫化物超标现象，可以采用在沉淀池出水或者滤池出水中加入氯或二氧化氯氧化去除，氯或二氧化氯的投加剂量与剩余硫化物的摩尔浓度比应大于l: 1。在上述应对水中超标金属污染物的硫化物沉淀处理方法中，其特征在于该方法在处理 多种金属污染物同时超标的水时，硫化物剂量为几种金属污染物所需剂量之和，其混凝剂投 加量选择最大者，不需要额外增加混凝剂投加量；当出现沉淀出水硫化物超标时，再投加氯 或二氧化氯氧化。本发明提出的应对水中超标金属污染物的碱性化学沉淀处理方法，具有以下优点(1) 已有实践和试验结果表明可以应对饮用水相关水质标准中规定的镉、锌、铅、汞、 铜等五种金属污染物；(2) 可以应对超标浓度数倍至数十倍的单一金属污染物或同时发生的几种金属污染物；(3) 设备、操作简单，运行成本不高，不会影响自来水厂产水量，便于水厂应用；(4)可高效、安全、经济的实现水源水金属污染物超标时的城市供水，也可应用于工业 水处理。本发明的运行效果-对镉、锌、铅、汞、铜等金属污染物的试验表明，硫化物沉淀法可以有效地去除这些金 属污染物，硫化物投加量是应对这些污染物的化学沉淀处理方法的关键参数，其去除效果如 图1 图6所示。
图1硫化物投加量对镉污染物去除效果的影响 图2硫化物投加量对锌污染物去除效果的影响 图3硫化物投加量对铅污染物去除效果的影响 图4硫化物投加量对汞污染物去除效果的影响 图5硫化物投加量对铜污染物去除效果的影响具体实施方式
目前我国水厂通常采用常规净水工艺水源水—取水泵房—混合井—絮凝反应池—沉淀池—滤池—清水池—供水泵房—管网 采用该方法所需进行的工艺调整路线是1. 将无水硫化钠或硫化钾预先配制成约5%的溶液，并对溶液进行标定。2. 测试原水中超标金属污染物的浓度，根据本发明中提出的硫化物的剂量与金属离子的 摩尔浓度比，计算投加硫化物所需的浓度。3. 根据原水水量和投加硫化物的浓度，调整投药计量泵的流量，将硫化物溶液精确投加 到混合井或取水管道中，不能预先投加氯、高锰酸钾等氧化剂。4. 按照本发明中提出混凝剂的剂量，精确投加铝盐混凝剂，不能使用铁盐混凝剂，进行混凝沉淀工艺操作。5. 监测沉淀出水的硫化物浓度，如果出现硫化物超标(国家标准为0.02mg/L),则适当 提高滤池出水或清水池进水的消毒剂投加量，氯或二氧化氯的投加剂量与剩余硫化物的摩尔 浓度比应大于l: 1，除保证出水硫化物不超标外，还需要满足维持管网余氯的要求。本工艺方法适合于应对水中超标金属污染物的硫化物沉淀处理。
权利要求
1. 应对水中超标金属污染物的硫化物沉淀处理方法，其特征在于该方法是在水中加入可溶性硫化物，使得金属污染物生成不溶的硫化物，再投加混凝剂使金属硫化物不溶物和矾花一起沉淀；此方法不得与预氧化或预氯化工艺同时采用；当沉淀过滤后出水中的剩余硫化物超过饮用水水质标准时，再投加氯或二氧化氯氧化去除硫化物。
2、 按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于该方法在处理饮用水源水金属污染物 超标时，选择的可溶性硫化物是硫化钠或硫化钾，选择的混凝剂是铝盐混凝剂。
3、 按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于该方法在处理镉超标的水时，加入硫 化物的剂量与镉离子摩尔浓度比应大于l: 1，采用铝盐混凝剂的剂量大于20m^L (以A1203 计)。
4、 按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于该方法在处理铅超标的水时，加入硫 化物的剂量与铅离子的摩尔浓度比应大于1:1，采用铝盐混凝剂的剂量大于20mg/L(以A1203 计)。
5、 按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于该方法在处理汞超标的水时，加入硫化物的剂量与汞离子的摩尔浓度比应大于l: 1，采用铝盐混凝剂的剂量大于20mg/L(以A1203 计)。
6、 按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于该方法在处理铜超标的水时，加入硫化物的剂量与铜离子的摩尔浓度比应大于1:1，采用铝盐混凝剂的剂量大于20mg/L(以A1203 计)。
7、 按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于该方法在处理锌超标的水时，加入硫化物的剂量与锌离子摩尔浓度比应大于l: 1，采用铝盐混凝剂的剂量大于20mg/L (以A1203 计)。
8、 按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于该方法可能产生的沉后水硫化物超标现象，可以采用在沉淀池出水或者滤池出水中加入氯或二氧化氯氧化去除，氯或二氧化氯的投加剂量与剩余硫化物的摩尔浓度比应大于l: 1。
9、 按照权利要求1或3或4或5或6中的任何一项所述的处理方法，其特征在于该方法在处理多种金属污染物同时超标的水时，硫化物剂量为几种金属污染物所需剂量之和，其混凝剂投加量选择最大者，不需要额外增加混凝剂投加量；若出现沉淀过滤出水硫化物超标 时，再投加氯或二氧化氯氧化。
全文摘要
本发明涉及应对水中超标金属污染物的硫化物沉淀处理方法，属于水处理领域。其特征是在水中加入可溶性硫化物，使得金属污染物生成不溶的硫化物，再投加混凝剂使金属硫化物不溶物和矾花一起沉淀；当沉淀后出水中的剩余硫化物超过饮用水水质标准时，再投加氯或二氧化氯氧化去除硫化物。本发明的应对水中超标金属污染物的硫化物沉淀处理方法，可以应对饮用水相关水质标准中规定的镉、锌、铅、汞、铜等金属污染物；可以应对数倍至数十倍的单一金属污染物或同时发生的几种金属污染物；设备、操作简单，运行成本不高，不会影响自来水厂产水量，便于水厂应用；可高效、安全、经济的实现水源水金属污染物超标时的城市供水，也可应用于工业水处理。
文档编号C02F1/58GK101269893SQ20081011166
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者悦 张, 张晓健, 李振林, 林朝晖, 欢 王, 王建平, 申石泉, 董玉莲, 诚 陈, 超 陈 申请人:清华大学;广州市自来水公司