专利名称：一种混凝去除水源水中铅、铜、锌污染的方法
技术领域：
本发明属环境保护领域，特别涉及一种混凝去除水源水中铅、铜、锌污染的水处理方法。
背景技术：
重金属污染是危害最大的水污染问题之一，其中铅、铜、锌污染是常见的几种污染物。重金属通过矿山开采、金属冶炼、金属加工及化工生产废水、化石燃料的燃烧、施用农药化肥和生活垃圾等人为污染源，以及地质侵蚀、风化等天然形式进入水体，加之重金属具有毒性大、在环境中不易被代谢、易被生物富集并有生物放大效应等特点，不但污染水环境，也严重威胁人类和水生生物的生存。 铅是重金属污染中毒性较大的一种，一旦进入人体将很难排除。能直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经系统，可造成先天智力低下；对老年人会造成痴呆等。另外还有致癌、致突变作用。急性铅中毒会引起胃疼，头痛，颤抖，神经性烦躁，在最严重的情况下，可能人事不省，直至死亡。过多的铜进入体内可出现恶心、呕吐、上腹疼痛、急性溶血和肾小管变形等中毒现象。锌摄入过量的话可引起恶心、呕吐、急性腹痛、腹泻和发热等症状。并且，水体中铅、铜、锌超过一定量，均可抑制水体的自净作用。 目前，我国重金属污染较严重。长江、黄河、珠江、海河、滦河等水系受到铅等重金属的污染。湘江镉、铅等重金属污染，使湘江流域内4000万人口的饮用水安全受到威胁。一些金属加工、电镀工厂所排废水污染河流等水体，造成水体铜金属的污染。广西柳州融安县锌污染环境污染事件使该县水厂被迫停水数小时。因此，对水源水中重金属污染的消除是亟待解决的问题。 已有的适合处理水中高浓度重金属污染物的方法包括化学沉淀法、氧化还原法、铁氧体法、离子交换法、螯合树脂法、高分子捕集剂、膜分离技术、生物材料吸附技术、无机材料吸附技术等，这些方法对只含有微量重金属的饮用水水源来说并没有显著的去除效果。尤其是对城市给水厂工艺而言，目前去除水源水中微量重金属的污染的方法主要有石灰中和法和强化混凝的方法。例如，针对铅污染的水源水，通常采用的石灰中和法和强化混凝，需要用石灰乳调节原水PH值到9 10才可达到最佳效果，由于经石灰中和后，水的pH值超过饮用水标准，所以需要增加投加酸来中和回调pH值的工艺，需要较高的能耗和大量的药剂，处理成本高。采用聚硫酸铁为混凝剂的强化混凝方法，需要调节原水的pH值为9以后，滤后水仍需要加酸回调pH值为中性，因而具有与中和法相似的不足。利用高锰酸钾和粉末活性碳以及它们的联用来强化混凝去除微量重金属的方法，需要投加多种药剂，药剂成本大，并且加大了操作运行的复杂性。
发明内容
本发明提出一种简单、有效的混凝去除水源水中铅、铜、锌污染的方法。能够在对城市水源水混凝除浊的同时，强化去除水中的这几种金属污染物，从而使处理后饮用水中的这几种金属含量满足饮用水水质要求。 为实现上述目的本发明所采用的技术方案是 —种混凝去除水源水中铅、铜、锌污染的方法，其特征在于在充分搅拌条件下向待处理水源中投加一定量的高锰酸钾与硫代硫酸钠的反应产物，高锰酸钾与硫代硫酸钠现场反应现场投加，之后经常规混合、反应、沉淀及砂滤，即获得满足生活饮用水标准的生活饮用水。 所述高锰酸钾与硫代硫酸钠投加比例为摩尔比2 : l，根据待处理水源水质不同，高锰酸钾投量范围为7. 27-36. 36mg/L，硫代硫酸钠投量范围为3. 64-18. 19mg/L。
本发明的关键技术在于 1、在水处理中高锰酸钾与硫代硫酸钠溶液现场配制现场反应后投加；
2、高锰酸钾与硫代硫酸钠按摩尔比2 : l等当量反应； 3、高锰酸钾与硫代硫酸钠的具体投量与待处理水质有关，高锰酸钾与硫代硫酸钠
投量的确定原则为对水源保护较好的I、 II类水源，当铅、铜、锌各超标10倍、3倍、3倍以
下时，高锰酸钾投加量为7. 27-14. 54mg/L，硫代硫酸钠的相应投加量为3. 64-7. 27mg/L ;除
I、II类之外，对受污染较严重的水源，当铅、铜、锌各超标10倍、3倍、3倍以下时，高锰酸钾
投加量为18. 18-36. 36mg/L，硫代硫酸钠的相应投加量为9. 09-18. 19mg/L。 本发明的水处理工艺流程与城市自来水厂的常规水处理工艺流程相同，即向受
铅、铜、锌金属离子污染的水源水中投加高锰酸钾与硫代硫酸钠溶液等当量反应后的产物，
然后经混合、絮凝反应、沉淀、砂滤，即可获得满足要求的生活饮用水。 与现有的常规混凝方法相比，本发明具有如下优点 1、本发明对受污染水源水中的铅、铜、锌金属离子具有良好的去除效果，能够在对
城市水源水混凝除浊、除有机物的同时，强化去除水中的铅、铜、锌污染物。 2、本发明利用高锰酸钾与硫代硫酸钠等当量反应后的主要生成物——水合氧化
锰的吸附特性，吸附原水中的重金属离子，并在后续的混凝、沉淀及过滤过程中从水中分离
去除，处理方法简单、成本低、不造成二次污染、不改变原有处理工艺。 3、本发明能够根据原水水质等参数灵活改变投药量以满足不同地区用水要求，具有广谱适应性。 4、本发明所采用的药剂易获得、成本低，其中高锰酸钾是常见的水处理药剂，采用的还原剂硫代硫酸钠是一种钠盐，其含量丰富，制备方法多样，价格低廉。
具体实施例方式
本发明是在实验室进行的，以下通过实例对本发明作详细说明。
实施例1 : 取某I类生活饮用水水源水，加入一定量的铅离子配成实验水样，COD^为1. 85mg/L，浊度为0. 60NTU，pH值为7. 82，水样中铅离子浓度为0. 050mg/L时。实验中，取水样1. 0L，在快速搅拌下，加入7. 27mg/L高锰酸钾与3. 64mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为1. 20mg/L，浊度为0. 01NTU(仪器最低检测限)，铅离子浓度为0. 010mg/L，达到了标准GB 5749-2006的要求。 取某保护较好的II类生活饮用水水源水，加入一定量的铅离子配成实验水样，COD血为3. 72mg/L，浊度为6. 14NTU， pH值为7. 52，水样中铅离子浓度为0. 100mg/L。实验中，取水样1. 0L，在快速搅拌下，加入14. 54mg/L高锰酸钾与7. 27mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，C0D^为2. 53mg/L，浊度为0. 36NTU，铅离子浓度为
0. 008mg/L，达到了标准GB 5749-2006的要求。 取某III类生活饮用水水源水，加入一定量的铅离子配成实验水样，COD^为5. 46mg/L，浊度为11. 50NTU， pH值为7. 52，水样中铅离子浓度为0. 080mg/L。实验中，取水样1. OL，在快速搅拌下，加入18. 18mg/L高锰酸钾与9. 09mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为2. 20mg/L，浊度为0. 75NTU，铅离子浓度为0. 007mg/L，达到了标准GB5749-2006的要求。 以某市受污染的河水为原水，加入一定量的铅离子配成实验水样，COD^为
5. 58mg/L，浊度为11. 40NTU，pH值为7. 78，水样中铅离子浓度为0. 100mg/L。实验中，取水样
1. OL，在快速搅拌下，加入32. 72mg/L高锰酸钾与16. 37mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为2. 60mg/L，浊度为0. 87NTU，铅离子浓度为0. 005mg/L，达到了标准GB5749-2006的要求。 取某景观湖水，加入一定量的铅离子配成实验水样，浊度为41. 36NTU， COD^为
6. 02mg/L， pH值为7. 69，水样中铅离子浓度为0. 100mg/L。实验中，取水样1. OL，在快速搅拌下，加入36. 36mg/L高锰酸钾与18. 19mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，CODto为2. 83mg/L，浊度为0. 93NTU，铅离子浓度为0. 004mg/L，达到了标准GB 5749-2006的要求。 实施例2 : 取某I类生活饮用水水源水，加入一定量的铜离子配成实验水样，COD^为1. 85mg/L，浊度为0. 60NTU，pH值为7. 82，水样中铜离子浓度为2. 02mg/L。实验中，取水样1. OL，在快速搅拌下，加入7. 27mg/L高锰酸钾与3. 64mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为0. 92mg/L，浊度为0. 01NTU (仪器最低检测限)，铜离子浓度为0. 82mg/L，达到了标准GB 5749-2006的要求。 取某保护较好的II类生活饮用水水源水，加入一定量的铜离子配成实验水样，COD^为3. 72mg/L，浊度为6. 14NTU，pH值为7. 52，水样中铜离子浓度为2. 50mg/L。实验中，取水样1. 0L，在快速搅拌下，加入14. 54mg/L高锰酸钾与7. 27mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为2. 25mg/L，浊度为0. 48NTU，铜离子浓度为
0. 65mg/L，达到了标准GB 5749-2006的要求。 取某III类生活饮用水水源水，加入一定量的铜离子配成实验水样，COD^为5. 58mg/L，浊度为11. 50NTU，pH值为7. 52，水样中铜离子浓度为2. 50mg/L。实验中，取水样
1. 0L，在快速搅拌下，加入18. 18mg/L高锰酸钾与9. 09mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为2. 04mg/L，浊度为0. 86NTU，铜离子浓度为0. 74mg/L，达到了标准GB5749-2006的要求。 以某市受污染的河水为原水，加入一定量的铜离子配成实验水样，COD^为5. 46mg/L，浊度为11. 40NTU，pH值为7. 78，水样中铜离子浓度为3. 00mg/L。实验中，取水样1. OL，在快速搅拌下，加入36. 36mg/L高锰酸钾与18. 19mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为2. 58mg/L，浊度为0. 55NTU，铜离子浓度为0. 92mg/L，达到了标准GB5749-2006的要求。 取某景观湖水，加入一定量的铜离子配成实验水样，COD^为6. 02mg/L，浊度为41. 36NTU， pH值为7. 69，水样中铜离子浓度为2. 24mg/L。实验中，取水样1. OL，在快速搅拌下，加入32. 72mg/L高锰酸钾与16. 37mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为2. 68mg/L，浊度为0. 63NTU，铜离子浓度为0. 49mg/L，达到了标准GB5749-2006的要求。
实施例3 : 取某I类生活饮用水水源水，加入一定量的锌离子配成实验水样，COD^为1. 85mg/L，浊度为O. 60NTU，pH值为7. 82，水样中锌离子浓度为1. 32mg/L。实验中，取水样1. 0L，在快速搅拌下，加入7. 27mg/L高锰酸钾与3. 64mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为1. 08mg/L，浊度为0. 01NTU(仪器最低检测限)，锌离子浓度为0. 35mg/L，达到了标准GB 5749-2006的要求。 取某保护较好的II类生活饮用水水源水，加入一定量的锌离子配成实验水样，COD^为3. 72mg/L，浊度为6. 14NTU，pH值为7. 52，水样中锌离子浓度为2. 00mg/L。实验中，取水样1. 0L，在快速搅拌下，加入14. 54mg/L高锰酸钾与7. 27mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，C0D^为2. 44mg/L，浊度为0. 55NTU，锌离子浓度为
0. 65mg/L，达到了标准GB 5749-2006的要求。 取某III类生活饮用水水源水，加入一定量的锌离子配成实验水样，C0D^为5. 58mg/L，浊度为11. 50NTU，pH值为7. 52，水样中锌离子浓度为2. 69mg/L。实验中，取水样
1. 0L，在快速搅拌下，加入18. 18mg/L高锰酸钾与9. 09mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为2. 18mg/L，浊度为0. 92NTU，锌离子浓度为0. 67mg/L，达到了标准GB5749-2006的要求。 以某市受污染的河水为原水，加入一定量的锌离子配成实验水样，COD^为5. 46mg/L，浊度为11. 40NTU，pH值为7. 78，水样中锌离子浓度为3. 00mg/L。实验中，取水样1. OL，在快速搅拌下，加入29. 08mg/L高锰酸钾与14. 55mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为2. 64mg/L，浊度小于1. OONTU，锌离子浓度为0. 79mg/L，达到了标准GB5749-2006的要求。 取某景观湖水，加入一定量的锌离子配成实验水样，COD^为6. 02mg/L，浊度为41. 36NTU， pH值为7. 69，水样中锌离子浓度为2. 20mg/L。实验中，取水样1. 0L，在快速搅拌下，加入36. 36mg/L高锰酸钾与18. 19mg/L硫代硫酸钠，经混合、反应、沉淀及砂滤后，取水样进行检测，COD^为2. 52mg/L，浊度为0. 94NTU，锌离子浓度为0. 43mg/L，达到了标准GB5749-2006的要求。
权利要求
一种混凝去除水源水中铅、铜、锌污染的方法，其特征在于在充分搅拌条件下向待处理水源中投加一定量的高锰酸钾与硫代硫酸钠的反应产物，高锰酸钾与硫代硫酸钠现场反应现场投加，之后经常规混合、反应、沉淀及砂滤，即获得满足生活饮用水标准的生活饮用水。
2. 根据权利1所述的混凝去除水源水中铅、铜、锌污染的方法，其特征在于高锰酸钾 与硫代硫酸钠投加比例为摩尔比2 : l，根据待处理水源水质不同，高锰酸钾投量范围为`7. 27-36. 36mg/L，硫代硫酸钠投量范围为3. 64-18. 19mg/L。
3. 根据权利2所述的混凝去除水源水中铅、铜、锌污染的方法，其特征在于高锰 酸钾与硫代硫酸钠投量的确定原则为对水源保护较好的I、 II类水源，当铅、铜、锌各 超标10倍、3倍、3倍以下时，高锰酸钾投加量为7. 27-14. 54mg/L，硫代硫酸钠的相应投 加量为3. 64-7. 27mg/L ;除I、 II类之外，对受污染较严重的水源，当铅、铜、锌各超标10 倍、3倍、3倍以下时，高锰酸钾投加量为18. 18-36. 36mg/L，硫代硫酸钠的相应投加量为 9.09-18. 19mg/L。
全文摘要
本发明涉及一种混凝去除水源水中铅、铜、锌污染的方法，属环境保护领域，其在充分搅拌条件下向待处理水源中投加一定量的高锰酸钾与硫代硫酸钠的反应产物，高锰酸钾与硫代硫酸钠现场反应现场投加，高锰酸钾与硫代硫酸钠投加比例为摩尔比2∶1，根据待处理水源水质不同，高锰酸钾投量范围为7.27-36.36mg/L，硫代硫酸钠投量范围为3.64-18.19mg/L，之后经常规混合、反应、沉淀及砂滤，即获得满足生活饮用水标准的生活饮用水。本发明的混凝去除水源水中铅、铜、锌污染的方法具有良好的去除效果，处理方法简单、成本低、不造成二次污染、不改变原有处理工艺，具有广谱适应性。
文档编号C02F1/52GK101759263SQ20091009364
公开日2010年6月30日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者李星, 杨艳玲, 赵富旺 申请人:北京工业大学