专利名称：紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法
技术领域：
本发明涉及一种水体消毒方法。
背景技术：
水体的消毒一直是水处理工艺中的不可缺少的ー个环节，消毒效果的好坏涉及到人的生命安全。目前常用的消毒技术主要有Cl2，ClO2, 03，UV (紫外线滤光镜)以及各种联合消毒技木，Ci2作为传统的消毒剤，一直被广泛应用，但是对于贾地鞭毛虫和隐孢子虫等效果较差，且在消毒过程中会产生各种氯代消毒副产物。O3因其较强的氧化性(2.08V)有较好的消毒效果，但也会产生副产物如小分子有机酸和溴酸盐等。UV因其对于大部分为生物都有较好的消毒效果，并且产生较少的副产物逐渐受到人们的青睐。目前常用的紫外消毒主要有低压汞灯和中压汞灯，前者主要依靠254nm的波长使DNA形成嘧啶ニ聚体，阻碍DNA的复制，导致微生物的死亡，但消毒效果的持续性较差，容易产生光修复作用；而中压萊灯的发射波长相对较宽220nm 580nm,但造成微生物死亡的主要波长也是254nm，其他范围的波长对于后期的光复活作用有明显的抑制作用，这可能与微生物体内与光修复相关的酶活性有夫。但紫外消毒的效果也受水质等多种因素的影响，如果待处理水体中的颗粒含量，尤其直径大于10微米以上的颗粒可以通过对紫外光的散射，折射，粘附微生物等多种途径降解微生物对紫外光的吸收，降低消毒效果。另外水体中存在着大量的对于紫外光吸收的有机物，它们的存在大大影响了紫外在水体中的传质效率，造成在水体下层的消毒效果较差。
发明内容
本发明的目的是要解决现有紫外消毒存在消毒效果差的问题，而提供ー种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法。ー种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，具体是按以下步骤完成首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后在机械搅拌或超声辅助下混匀，即得到过硫酸盐的浓度为
O.POImmoI /I, 10mmol /I,的混合液，再米用浓度为O. 8mmo/L I. 2mmoL/L的NaOH将pH调节至7 10或采用体积分数为25%的HCl将过硫酸盐的浓度为O. OOlmmol/L IOmmol/L的混合液的pH调节至5 7，最后采用紫外灯进行紫外消毒，紫外照射波长为220nm 580nm，紫外线辐照剂量为lmj/m2 1000mJ/m2，即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。—种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，具体是按以下步骤完成首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后在机械搅拌或超声辅助下混匀，即得到过硫酸盐的浓度为
O.POImmoI /I, 10mmol /I,的混合液，再米用浓度为 O. 8mmoL/L I. 2mmoL/L 的 NaOH 将 pH调节至7 10或采用体积分数为25%的HCl将过硫酸盐的浓度为O. 001mmol/L IOmmol/L的混合液的pH调节至5 7，最后采用紫外灯进行紫外消毒，紫外照射波长为220nm 580nm，且在紫外消毒过程中持续投加过硫酸盐，使过硫酸盐的浓度保持在O. 001mmoL/L lOmmoL/L，紫外线辐照剂量为lj/m2 1000J/m2，即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。本发明的优点一、本发明紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法在很大程度上改善单独紫外消毒效果持续性差，在ニ级出水中消毒效果不理想不均匀的现象，并且在消毒的过程中可降解部分有机物；ニ、本发明紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法操作简单，费用低，不产生二次污染，属于环境友好型技术；三、本发明在待处理水体中加入过硫酸盐，并联合紫外灯照照射的消毒处理技木，利用紫外照射过程中产生的自由基和紫外照射的共同作用，导致微生物DNA的损伤，膜结构破坏，生物体内大分子结构的改变等，造成微生物不可逆的死亡；四、本发明紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法可用于对饮用水、游泳池及ニ级出水进行消毒。
图I是水体消毒效果曲线，图I中的▲表示试验ー紫外-过硫酸盐联合水体消毒效果曲线，图I中的·表示试验ニ紫外-过硫酸盐联合水体消毒效果曲线，图I中的 表示现有单独紫外消毒效果曲线；图2是水体消毒效果曲线，图2中的▲表示试验三紫外-过硫酸盐联合水体消毒效果曲线，图2中的·表示试验四紫外-过硫酸盐联合水体消毒效果曲线，图2中的 表示现有单独紫外消毒效果曲线。
具体实施方式
具体实施方式
一本实施方式是ー种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，具体是按以下步骤完成首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后在机械搅拌或超声辅助下混匀，即得到过硫酸盐的浓度为0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液，再采用浓度为0. 8mmoL/L
I.2mmoL/L的NaOH将pH调节至7 10或采用体积分数为25%的HCl将过硫酸盐的浓度为0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液的pH调节至5 7,最后采用紫外灯进行紫外消毒，紫外照射波长为220nm 580nm，紫外线辐照剂量为lmj/m2 1000mJ/m2，即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。本实施方式的原理投加过硫酸盐到待处理水体中，充分搅拌均匀后，经紫外照射(220nm 580nm)，过硫酸根在其范围的短波长处有吸收，致使过硫酸盐的分解产生硫酸根自由基。在中性及碱性条件下，硫酸根自由基又与水中的氢氧根反应生成羟基自由基。具体反应如下
S2Oh2- hv 2S04-SO4 · +OH — SO42 +HO ·(喊性 pH 条件下)SO4 · _+H20 — S042_+H0 · +H+ (所有 pH 条件下)SO4 · __I-S2O82 — SO42 +S2O8 ·由上述反应生成的自由基，有较强的氧化能力，可以破坏微生物的膜结构，氧化脂质，蛋白质等，造成微生物不可逆转的损伤，也避免了単独紫外消毒的光修复作用。本实施方式紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法在很大程度上改善単独紫外消毒效果持续性差，在ニ级出水中消毒效果不理想不均匀的现象，并且在消毒的过程中可降解部分有机物。本实施方式紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法操作简单，费用低，不产生二次污染，属于环境友好型技术。
具体实施方式
ニ 本实施方式与具体实施方式
一的不同点是所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钙、过硫酸氢钾、过硫酸氢钠、过硫酸氢氨或过硫酸氢 丐。其他与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或ニ之一不同点是所述的机械搅拌为在搅拌速度为50转/min 1000转/min搅拌混匀，所述的超声辅助为在频率为IOkHz 200kHz的超声辅助下混匀。其他与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同点是所述的紫外灯为低压汞灯或中压汞灯。其他与具体实施方式
一至三相同。
具体实施方式
五本实施方式是ー种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，具体是按以下步骤完成首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后在机械搅拌或超声辅助下混匀，即得到过硫酸盐的浓度为O. 001mmol/L 10mmol/L的混合液，再采用浓度为0. 8mmoL/L
I.2mmoL/L的NaOH将pH调节至7 10或采用体积分数为25%的HCl将过硫酸盐的浓度为0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液的pH调节至5 7,最后采用紫外灯进行紫外消毒，紫外照射波长为220nm 580nm，且在紫外消毒过程中持续投加过硫酸盐，使过硫酸盐的浓度保持在0. 001mmoL/L lOmmoL/L，紫外线辐照剂量为lj/m2 1000J/m2，即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。本实施方式的原理投加过硫酸盐到待处理水体中，充分搅拌均匀后，经紫外照射(220nm 580nm)，过硫酸根在其范围的短波长处有吸收，致使过硫酸盐的分解产生硫酸根自由基。在中性及碱性条件下，硫酸根自由基又与水中的氢氧根反应生成羟基自由基。具体反应如下
SzO^2-..............^ 2S04-SO4 · +OH — SO42 +HO ·(诚性 pH 条件下)SO4 · _+H20 — S042_+H0 · +H+ (所有 pH 条件下)SO4 · +S2O82 — SO42 +S2O8 ·由上述反应生成的自由基，有较强的氧化能力，可以破坏微生物的膜结构，氧化脂质，蛋白质等，造成微生物不可逆转的损伤，也避免了単独紫外消毒的光修复作用。本实施方式紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法在很大程度上改善単独紫外消毒效果持续性差，在ニ级出水中消毒效果不理想不均匀的现象，并且在消毒的过程中可降解部分有机物。本实施方式紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法操作简单，费用低，不产生二次污染，属于环境友好型技术。
本实施方式紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法在很大程度上改善単独紫外消毒效果持续性差，在ニ级出水中消毒效果不理想不均匀的现象，并且在消毒的过程中可降解部分有机物。
本实施方式紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法操作简单，费用低，不产生二次污染，属于环境友好型技术。本实施方式采用多级投加方式(在紫外消毒过程中分多次投加过硫酸盐)可以避免一次投加较多的过硫酸盐时，紫外照射产生的硫酸根自由基和过硫酸盐反应，及硫酸根自由基之间的反应，从而避免了氧化剂的浪费。即多级投加过流酸盐的方式是为了更有效地利用氧化剂及其产生的自由基。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
四的不同点是所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钙、过硫酸氢钾、过硫酸氢钠、过硫酸氢氨或过硫酸氢钙。其他与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
五或六之一不同点是所述的机械搅拌为在搅拌速度为50转/min 1000转/min搅拌混匀，所述的超声辅助为在频率为IOkHz 200kHz的超声辅助下混匀。其他与具体实施方式
五或六相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
五至七之一不同点是所述的紫外灯为低压汞灯或中压汞灯。其他与具体实施方式
五至七相同。采用下述试验验证本发明效果试验ーー种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，具体是按以下步骤完成首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后在在搅拌速度为500转/min搅拌混匀，即得到过硫酸盐的浓度为O. 05mmol/L的混合液，再采用体积分数为25%的HCl将过硫酸盐的浓度为O. 05mmol/L的混合液的pH调节至6. 68，最后采用紫外灯进行紫外消毒，紫外照射波长为254nm，在紫外辐射强度为8X KTeinsteins -S^1 じ1下照射300s，即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。本试验所述的过硫酸盐为过硫酸钾。本试验所述的紫外灯为低压汞灯。本试验所述的待处理水体是采用下述方法配制成的向质量浓度为O. 9% NaCl溶液加入大肠杆菌，至大肠杆菌浓度为IO6ceIlsAiL为止，即得到待处理水体。试验ニ ー种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，具体是按以下步骤完成首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后在在搅拌速度为500转/min搅拌混匀，即得到过硫酸盐的浓度为O. 03mmol/L的混合液，再采用浓度为ImmoL/L的NaOH将过硫酸盐的浓度为O. 03mmol/L的混合液的pH调节至8，最后采用紫外灯进行紫外消毒，紫外照射波长为254nm，在紫外辐射强度为8 X lO^einsteins · S-1 ·じ1下照射300s,即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。本试验所述的过硫酸盐为过硫酸钾。本试验所述的紫外灯为低压汞灯。本试验所述的待处理水体的配制方法如下向质量浓度为O. 9% NaCl溶液加入大肠杆菌，至大肠杆菌浓度为IO6ceIlsAiL为止，即得到待处理水体。通过ATP发光仪检测试验一、试验ニ和现有单独紫外消毒的消毒效果，在紫外辐射强度为8X10_7einSteinS · S—1 ·じ1下照射，结果如图I所示，图I中的▲表示试验ー紫外-过硫酸盐联合水体消毒效果曲线，图I中的·表示试验ニ紫外-过硫酸盐联合水体消毒效果曲线，图I中的 表示现有单独紫外消毒效果曲线；图I中纵坐标中的N表示取样T时的大肠杆菌浓度，图I中纵坐标中的Ntl表示初始大肠杆菌浓度；通过图I说明在紫外线辐照剂量相同条件下加入适量的过硫酸盐能很大程度上提高消毒效果。试验三ー种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，具体是按以下步骤完成
·
首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后在搅拌速度为500转/min搅拌混匀，即得到过硫酸盐的浓度为O. 07mmol/L的混合液，再采用体积分数为25%的HCl将过硫酸盐的浓度为O. 05mmol/L的混合液的pH调节至6. 68，最后采用紫外灯进行紫外消毒，紫外照射波长为254nm,在紫外福射强度为8X l(T7einsteins S-1 じ1下照射300s,即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。本试验所述的过硫酸盐为过硫酸钾。本试验所述的紫外灯为低压汞灯。本试验所述的待处理水体为微生物浓度为106cell/mL的ニ级出水。试验四ー种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，具体是按以下步骤完成首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后在在搅拌速度为500转/min搅拌混匀，即得到过硫酸盐的浓度为O. 03mmol/L的混合液，再采用体积分数为25%的HCl将过硫酸盐的浓度为O. 05mmol/L的混合液的pH调节至6. 68，最后采用紫外灯进行紫外消毒，紫外照射波长为254nm,在紫外福射强度为8 X l(T7einsteins · S-1 ·じ1下照射60s时再次投加过硫酸盐，使过硫酸盐的总投加量与试验三过硫酸盐的总投加量相同，再继续在紫外辐射强度为8X KTeinsteins · S—1 ·じ1下照射240s，即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。本试验所述的过硫酸盐为过硫酸钾。本试验所述的紫外灯为低压汞灯。本试验所述的待处理水体为微生物浓度为106cell/mL的ニ级出水。通过ATP发光仪检测试验三、试验四和现有单独紫外消毒的消毒效果，在紫外辐射强度为SXlCTeinsteins · S—1 ·じ1下照射，结果如图2所示，图2中的·表示试验三紫外-过硫酸盐联合水体消毒效果曲线，图2中的▲表示试验四紫外-过硫酸盐联合水体消毒效果曲线，图2中的 表示现有单独紫外消毒效果曲线，图2中纵坐标中的N表示取样T时的大肠杆菌浓度，图2中纵坐标中的NO表示初始大肠杆菌浓度；通过图2说明在紫外照射的剂量相同条件下加入适量的过硫酸盐能很大程度上提高消毒效果。向实际水体(微生物浓度为106cells/mL的ニ级出水)中加入适量过硫酸盐，在紫外照射的剂量相同条件下加入适量过硫酸盐很大程度上提高紫外的消毒效果，且通过图2可知，采用多级投加方式(在紫外消毒过程中分多次投加过硫酸盐)的试验四的消毒效果比一次性投加的试验三消毒效果強。
权利要求
1.一种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，其特征在于紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法是按以下步骤完成 首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后在机械搅拌或超声辅助下混匀，即得到过硫酸盐的浓度为0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液，再采用浓度为0. 8mmoL/L I.2mmoL/L的NaOH将pH调节至7 10或采用体积分数为25%的HCl将过硫酸盐的浓度为0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液的pH调节至5 7,最后采用紫外灯进行紫外消毒，紫外照射波长为220nm 580nm，紫外线辐照剂量为lmj/m2 1000mJ/m2，即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。
2.根据权利要求I所述的一种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，其特征在于所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钙、过硫酸氢钾、过硫酸氢钠、过硫酸氢氨或过硫酸氢钙。
3.根据权利要求2所述的一种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，其特征在于所述的机械搅拌为在搅拌速度为50转/min 1000转/min搅拌混勻,所述的超声辅助为在频率为IOkHz 200kHz的超声辅助下混匀。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，其特征在于所述的紫外灯为低压汞灯或中压汞灯。
5.一种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，其特征在于紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法是按以下步骤完成 首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后在机械搅拌或超声辅助下混匀，即得到过硫酸盐的浓度为0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液，再采用浓度为0. 8mmoL/L I.2mmoL/L的NaOH将pH调节至7 10或采用体积分数为25%的HCl将过硫酸盐的浓度为0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液的pH调节至5 7,最后采用紫外灯进行紫外消毒，紫外照射波长为220nm 580nm，且在紫外消毒过程中持续投加过硫酸盐，使过硫酸盐的浓度保持在0. 001mmoL/L lOmmoL/L，紫外线辐照剂量为lj/m2 1000J/m2，即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。
6.根据权利要求5所述的一种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，其特征在于所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钙、过硫酸氢钾、过硫酸氢钠、过硫酸氢氨或过硫酸氢钙。
7.根据权利要求6所述的一种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，其特征在于所述的机械搅拌为在搅拌速度为50转/min 1000转/min搅拌混勻,所述的超声辅助为在频率为IOkHz 200kHz的超声辅助下混匀。
8.根据权利要求5、6或7所述的一种紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，其特征在于所述的紫外灯为低压汞灯或中压汞灯。
全文摘要
紫外-过硫酸盐联合水体消毒方法，它涉及一种水体消毒方法。本发明的目的是要解决现有紫外消毒存在消毒效果差的问题。方法1首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后混匀，再采用NaOH或HCl调节pH，最后采用紫外灯进行紫外消毒，即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。方法2首先将过硫酸盐投加到待处理水体中，然后混匀，再采用NaOH或HCl调节pH，最后采用紫外灯进行紫外消毒，且在紫外消毒过程中持续投加过硫酸盐，即完成紫外-过硫酸盐联合水体消毒。本发明主要用于水体消毒。
文档编号C02F9/08GK102674603SQ20121017666
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者孔秀娟, 文刚, 马军 申请人:哈尔滨工业大学