专利名称：一种氧化还原去除水中溴酸盐的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明技术方案涉及水处理技术，具体涉及一种氧化还原去除水中溴酸盐 的方法及系统。
背景技术：
水污染导致的饮用水安全性问题严重威胁着人们的身体健康，提高净水效 能的同时控制副产物已成为净水工艺的核心任务。臭氧化组合工艺因其公认的 优势已在许多发达国家得到推广，并开始在我国采用。但随着臭氧化工艺的使 用，其对饮用水安全性也造成了负面影响。含溴离子的原水在臭氧化过程中就 会生成常规水处理工艺难以去除的溴酸盐。臭氧化净水工艺在大幅度削减常规
污染物和农药等孩i污染物的同时，也客观上使溴酸盐成为影响居民身体健康的 潜在威胁。
溴酸盐被国际癌症研究机构定为2B级(较高致癌可能性)的潜在致癌物， 动物试验确认其有致癌性，微生物试验发现其有致突变性。美国国家环境保护 局(EPA)的研究表明饮用水中溴酸盐的含量为pg/L级都会有一定的致癌作用， 摄入3吗/L的溴酸盐的致癌风险率为10-5;:摄入5(ig/L的溴酸盐的致癌风险率 为l(T4。
世界卫生组织(WHO)建议控制饮用水中溴酸盐最大含量为25|ag/L;美国 EPA在第 一 阶段饮用水控制法案中规定饮用水中溴酸盐的最大容许质量浓度 为10昭/L,并将过渡到更为严格的标准；我国建设部2005年2月发布的《城 市供水水质标准》中给出了 10吗/L的溴酸盐最高允许浓度；2007年7月1日 开始在全国范围内实施的新《生活饮用水卫生标准》中也规定在使用臭氧时， 溴酸盐的最大限制为10pg/L。
尽管溴酸盐生成量可以通过工艺优化等途径得到一定程度的控制，但完全 避免是不现实的。关于溴酸盐的去除，国外已经开展了不少研究，主要有膜处 理法，离子交换法，生物降解法，活性炭吸附还原法和化学药剂还原法。UV 辐射、高能电子束照射等去除溴酸盐的实验室研究也有报道。其中，膜处理法 对溴酸盐的去除效果好，但处理价格较高，同时还会产生一些含高浓度溴酸盐的废水需要得到另外的处理；生物降解法对溴酸盐也有较好的效果，但是需要
较长的时间；活性炭吸附法则需要定期更换且费用较高，操作麻烦。
发明内容
为了解决现有技术中存在的去除溴酸盐所采用的方法中，膜处理法对溴酸 盐的去除效果好，但处理价格较高，同时还会产生一些含高浓度溴酸盐的废水 需要得到另外的处理；生物降解法对溴酸盐也有较好的效果，但是需要较长的 时间；活性炭吸附法则需要定期更换且费用较高，操作麻烦这些技术问题，本 发明提供了一种氧化还原去除水中溴酸盐的方法。
采用本发明一种氧化还原去除水中溴酸盐的方法本发明还提供了一种氧 化还原去除水中溴酸盐的系统。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为提供了一种氧化还原去除 水中溴酸盐的方法，所述氧化还原去除水中溴酸盐的方法为通过硫酸亚铁的还 原性去除水中的溴酸盐。
根据本发明的一优选技术方案所述氧化还原去除水中溴酸盐的方法具体 包括步骤第一、通过铵盐和活性炭的硝化作用控制水中的溶解氧；第二、通 过疏酸亚铁的还原性去除水中的溴酸盐；第三、通过过滤单元去除水中过量的 铁离子。
根据本发明的一优选技术方案所述第一步包括子步骤首先、向水中按 照lmgNH4+/4.57mg02(>X NH/计)的比例投加铵盐；其次、通过生物活性炭控 制水中的溶解氧为1.5-2.5mg/L。
根据本发明的一优选技术方案所述第二步为将10-30 mg/L的所述硫酸 亚铁溶液在15°C-25°C,偏碱性条件下投加到经过所述第一步处理过的水中， 进行混合搅拌去除水中的溴酸盐。
根据本发明的一优选技术方案所述第二步具体为将所述^^酸亚铁溶液 在20。C， pH值为8的条件下投加到经过所述步骤A处理过的水中，混合搅拌 反应15 min -20min去除水中的溴酸盐。
根据本发明的一优选技术方案所述第三步具体为利用生物活性炭的截留 吸附作用去除水中过量的铁离子，所述生物活性炭为^友柱，所述碳柱的高度为 0.8m-lm, EBCT控制在10min-25min,反冲洗采用水冲的方式，冲洗水强度 为10 m2.s -20L/m2.s,时间为5 min -15min。本发明还提供了 一种氧化还原去除水中溴酸盐的系统，所述氧化还原去除
水中溴酸盐的系统包括控制水中溶解氧的预处理工作段、去除溴酸盐的氧化
还原工作段和过滤处理工作段，其中，所述预处理工作段与所述氧化还原工作 段连接，所述氧化还原工作段与所述过滤处理工作段连接。
根据本发明的一优选技术方案所述预处理工作段包括所述预处理工作 段包括进水端、铵盐自动添加装置和第一级活性炭过滤装置，其中，所述铵 盐自动添加装置与所述进水端连接，所述进水端和所述铵盐自动添加装置与所 述第一级活性炭过滤装置连接。
根据本发明的一优选技术方案所述氧化还原工作段包括硫酸亚铁自动 添加装置和氧化还原工作腔，其中，所述氧化还原工作腔分别与所述第一活性 炭过滤装置和所述^<酸亚4失自动添加装置连接。
根据本发明的一优选4支术方案所述过滤处理工作段包括第二级活性炭 过滤装置、反冲进水端和出水端，其中，所述第二级活性炭过滤装置分别与所 述氧化还原工作腔的出水端和所述反冲进水端连接，所述出水端与所述第二级 活性炭过滤装置的出水端连接。
本发明技术方案能够有效地去除水中臭氧副产物溴酸盐，对溴酸盐的去除 率可达6 0 %以上，并通过后续活性碳柱实现了对水中铁离子的去除。本发明 氧化还原去除水中溴酸盐的系统操作方便，运行费用低，同时还可以与其他工 艺进行结合，具有很高的实用性。
图1 .本发明 一种氧化还原去除水中溴酸盐的方法及系统中氧化还原去除 水中溴酸盐的方法流程图2.本发明 一种氧化还原去除水中溴酸盐的方法及系统中氧化还原去除 水中溴酸盐的系统结构图。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明进行说明
图中预处理工作段101、氧化还原工作段102、过滤处理工作段103、进 水端104、氯化铵溶液存储槽105、第一计量泵106、静态混合器107、第一级 活性炭柱108、；琉酸亚4^溶液存储槽109、氧化还原工作腔IIO、第二计量泵 111、搅拌机112、第二级活性炭柱113、反冲进水端114、第三计量泵115、第一溢流管116、第二溢流管117、出水端118。
请参阅图1本发明 一种氧化还原去除水中溴酸盐的方法及系统中氧化还原 去除水中溴酸盐的方法流程图，如图1所示，所述氧化还原去除水中溴酸盐的
方法具体包括步骤第一、通过铵盐和活性炭的硝化作用控制水中的溶解氧； 第二、通过硫酸亚4失的还原性去除水中的溴酸盐；第三、通过过滤单元去除水 中过量的铁离子。
在本发明的优选技术方案中，所述第一步包括子步骤首先、向水中按照 lmgNH4+/4.57mg02(>X NH/计)的比例投加铵盐；其次、通过生物活性炭控制 水中的溶解氧为1.5-2.5mg/L。所述第一步具体为利用铵盐和生物活性炭上微生 物的硝化作用控制水中溶解氧，在硝化过程中，lmol氮(N)氧化成硝酸盐氮， 需2mo1分子氧(02)，即lg氮完成硝化反应，需氧4.57g,化学反应式为 NH4++202— 0+21^1 。
本发明的第二步通过硫酸亚铁的还原性去除水中的溴酸盐为将10-30 mg/L的所述硫酸亚铁溶液在15°C-25°C,偏碱性条件下投加到经过所述第一步 处理过的水中，进行混合搅拌去除水中的溴酸盐。在本发明的优选技术方案 所述第二步具体为将所述硫酸亚铁溶液在20。C， pH值为8的条件下投加到 经过所述步骤A处理过的水中，混合搅拌反应15 min -20min去除水中的溴酸 盐。硫酸亚铁的投加量可根据溴酸盐的具体浓度调节。原水中溴酸盐的浓度低 于100pg/L时，硫酸亚铁的优选投加量为10 30mg/L。所述第二步中的化学反 应式为
6Fe2++Br03>6H20=6Fe3++Br+60H-。
在本发明的优选技术方案中所述第三步具体为利用生物活性炭的截留吸 附作用去除水中过量的铁离子，所述生物活性炭为碳柱，所述碳柱的高度为 0.8m-lm, EBCT控制在10 min-25min，反冲洗釆用水冲的方式，沖洗水强度 为10m2.s-20L/m2.s,时间为5min-15min,通过所述步-骤三过滤后可将出水中 铁离子浓度控制在0.3mg/L左右。
请参阅图2本发明一种氧化还原去除水中溴酸盐的方法及系统中氧化还原 去除水中溴酸盐的系统结构图，如图2所示，所述氧化还原去除水中溴酸盐的 系统包括控制水中溶解氧的预处理工作段101、去除溴酸盐的氧化还原工作段102和过滤处理工作^殳103，其中，所述预处理工作賴101与所述氧化还原 工作段102连接，所述氧化还原工作段102与所述过滤处理工作段103连接。
在本发明的优选技术方案中:所述预处理工作段101包括进水端104、铵 盐自动添加装置和第一级活性炭过滤装置，其中，所述铵盐自动添加装置与所 述进水端104连接，所述进水端104和所述铵盐自动添加装置与所述第一级活 性炭过滤装置连接。所述氧化还原工作段102包括硫酸亚铁自动添加装置和 氧化还原工作腔IIO,其中，所述氧化还原工作腔IIO分别与所述第一级活性 炭过滤装置和所述硫酸亚铁自动添加装置连接。所述过滤处理工作段103包括 第二级活性炭过滤装置、反冲进水端114和出水端118，其中，所述第二级活 性炭过滤装置分别与所述氧化还原工作腔110的出水端118和所述反冲进水端 114连接，所述出水端118与所述第二级活性炭过滤装置的出水端118连接。
在本发明的优选技术方案中所述铵盐采用氯化铵溶液，所述铵盐自动添加 装置包括氯化铵溶液存储槽105和第一计量泵106,所述第一级活性炭过滤装 置为底层设有沙垫层的活性炭柱。所述硫酸亚铁自动添加装置包括硫酸亚铁溶 液存储槽109和第二计量泵111，所述氧化还原工作腔110为内部安装有搅拌 机112的腔体。所述第二级活性炭过滤装置为底层"i殳有沙垫层的活性炭柱，该 碳柱的高度为0.8m-lm,所述反冲进水端114包括进水管和第三计量泵115。
以下对本发明氧化还原去除水中溴酸盐的系统的工作过程进行具体说明 进水端104进水，通过氯化铵溶液存储槽105向水中添加氯化铵溶液，所述氯化 铵溶液的添加量通过所述第一计量泵106控制，并在静态混合器107下混合，通 过底层设有沙垫层的第一级活性炭柱108控制水中的溶解氧，硝化反应完成后， 溶解氧的含量可以降到2.0mg/L左右。
通过碌u酸亚4失溶液存储槽109向氧化还原工作腔110中添加石克酸亚铁溶液， 所述硫酸亚铁溶液的添加量通过所述第二计量泵lll控制，所述氧化还原工作 腔110内的水和所述硫酸亚铁溶液混合后通过所述搅拌机112搅拌反应15 min -20min去除水中的溴酸盐。
通过底层设有沙垫层的所述第二级活性炭柱113进行过滤去除水中过量的 铁离子，过滤的同时通过反沖进水端114进行反冲洗，冲洗水强度为10m2.8 -20L/m2.s,时间为5min-15min,反冲洗的过程通过所述第三计量泵115控制。
在本发明的优选技术方案中所述氧化还原工作腔l IO上安装有第 一溢流管116,所述第二级活性炭过滤装置上安装有第二溢流管117。
通过以上方法并经过所述氧化还原去除水中溴酸盐的系统后的最终出水
端118即为经过氧化还原去除水中溴酸盐后的健康水。
本发明技术方案能够有效地去除水中臭氧副产物溴酸盐，对溴酸盐的去除
率可达6 0 %以上，并通过后续活性碳柱实现了对水中铁离子的去除。本发明 氧化还原去除水中溴酸盐的系统操作方便，运行费用低，同时还可以与其他工 艺进行结合，具有4艮高的实用性。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不 能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替 换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种氧化还原去除水中溴酸盐的方法，其特征在于所述氧化还原去除水中溴酸盐的方法为通过硫酸亚铁的还原性去除水中的溴酸盐。
2. 根据权利要求1所述氧化还原去除水中溴酸盐的方法，其特征在于所 述氧化还原去除水中溴酸盐的方法具体包括步骤A:通过铵盐和活性炭上^f敖生物的硝化作用控制水中的溶解氧； B:通过硫酸亚铁的还原性去除水中的溴酸盐； C:通过过滤单元去除水中过量的铁离子。
3. 根据权利要求2所述氧化还原去除水中溴酸盐的方法，其特征在于所 述步骤A包括子步骤Al:向水中按照lmgNH4+/4.57mg02(^ NH/计)的比例:投加铵盐； A2:通过硝化作用控制水中的溶解氧为1.5-2.5mg/L。
4. 根据权利要求2所述氧化还原去除水中溴酸盐的方法，其特征在于所 述步骤B具体为将10-30 mg/L的所述硫酸亚铁溶液在15°C-25°C,偏碱性条 件下投加到经过所述步骤A处理过的水中，进行混合搅拌去除水中的溴酸盐。
5. 根据权利要求2或4所述氧化还原去除水中溴酸盐的方法，其特征在于 所述步骤B具体为将所述硫酸亚铁溶液在20。C, pH值为8的条件下投力口到 经过所述步骤A处理过的水中，混合搅拌反应15 min -20min去除水中的溴酸 盐。
6. 根据权利要求2所述氧化还原去除水中溴酸盐的方法，其特征在于所 述步骤C具体为利用生物活性炭的截留吸附作用去除水中过量的铁离子，所述 生物活性炭为碳柱，所述碳柱的高度为0.8m-lm， EBCT控制在10min-25min， 反冲洗采用水冲的方式，冲洗水强度为10 m2.s -20L/m2.s，时间为5 min -15min。
7. —种氧化还原去除水中溴酸盐的系统，其特征在于所述氧化还原去除 水中溴酸盐的系统包括控制水中溶解氧的预处理工作段、去除溴酸盐的氧化 还原工作段和过滤处理工作段，其中，所述预处理工作,爻与所述氧化还原工作 段连接，所述氧化还原工作段与所述过滤处理工作段连接。
8. 根据权利要求7所述氧化还原去除水中溴酸盐的系统，其特征在于所 述预处理工作段包括进水端、铵盐自动添加装置和第一级活性炭过滤装置， 其中，所述铵盐自动添加装置与所述进水端连接，所述进水端和所述铵盐自动添加装置与所述第一级活性炭过滤装置连接。
9. 根据权利要求7所述氧化还原去除水中溴酸盐的系统，其特征在于所 述氧化还原工作段包括硫酸亚铁自动添加装置和氧化还原工作腔，其中，所 述氧化还原工作腔分别与所述第一活性炭过滤装置和所述>5克酸亚铁自动添加 装置连接。
10. 根据权利要求7所述氧化还原去除水中溴酸盐的系统，其特征在于所 述过滤处理工作段包括第二级活性炭过滤装置、反冲进水端和出水端，其中， 所述第二级活性炭过滤装置分别与所述氧化还原工作腔的出水端和所述反沖进水端连接，所述出水端与所述第二级活性炭过滤装置的出水端连接。
全文摘要
本发明涉及一种氧化还原去除水中溴酸盐的方法及系统。所述方法包括步骤第一通过铵盐和活性炭上微生物的硝化作用控制水中的溶解氧浓度处于较低水平；第二通过硫酸亚铁的还原性去除水中的溴酸盐；第三通过过滤单元去除水中过量的铁离子。所述系统包括控制水中溶解氧的预处理工作段、去除溴酸盐的氧化还原工作段和去除过量铁离子的过滤处理工作段，其中，所述预处理工作段与所述氧化还原工作段连接，所述氧化还原工作段与所述过滤处理工作段连接。本发明方法能够有效地去除水中溴酸盐，对溴酸盐的去除率可达60％以上；本发明系统操作方便，运行费用低，同时还可以与其他工艺进行结合，具有很高的实用性。
文档编号C02F9/14GK101439900SQ20081024141
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者余小海, 张晓敏, 董文艺, 董紫君 申请人:董文艺