建立控制臭氧氧化过程中溴酸盐生成多级屏障处理的方法与流程

本发明具体涉及一种建立控制臭氧氧化过程中溴酸盐生成多级屏障处理的方法，属于水处理技术领域。

背景技术：

实践表明现阶段常规工艺在处理污染严重的水源水后，无法保证出厂水满足新标准的要求。为解决水源污染日益严重与越来越严格的水质要求，国内外学者对此进行了大量的研究与探索。臭氧氧化能力强，对嗅味、色度、有机物均有很强的去除效果，因而得到广泛的关注和研究。目前在我国乃至世界范围内运用最广泛的工艺是在常规处理工艺后增加臭氧—生物活性炭工艺(o3—bac)。

臭氧生物活性炭技术具有诸多优点，但近年来的研究发现，在臭氧生物活性炭技术在处理含溴原水时存在较大的水质安全隐患。水中的溴离子可被臭氧氧化生成hobr/obr^-，而hobr/obr^-可与水中有机化合物，如天然有机物反应生成溴代有机副产物，且溴代有机副产物毒性极大。此外水中臭氧可继续将hobr/obr^-氧化成溴酸盐。溴酸盐是一种被世界卫生组织认定的2b级潜在致癌物，世界卫生组织、欧盟、美国和中国都对饮用水中的溴酸盐做出了限值10μg/l的规定。已有研究表明，水中约有20％的溴离子会在臭氧氧化的过程中被氧化成溴酸盐。而我国水源水普遍存在溴离子偏高的问题，如黄河水溴离子浓度超过200μg/l，太湖水溴离子浓度有时超100μg/l。同时我国给水厂深度处理工艺广泛采用臭氧生物活性炭工艺，这就带来了出厂水溴酸盐超标的风险。

目前水厂中控制溴酸盐生成量最常用的方法是在臭氧氧化前投加氨。氨抑制溴酸盐生成的效果有限，抑制率最高在50％左右，此外，氨抑制溴酸盐生成的主要原理在于消耗了水中的臭氧，加氨会影响臭氧对水中有机物的去除效果。控制溴酸盐生成的方法还有预加氯、投加过氧化氢、降低ph等，但这些技术都有各自的缺点，如调节ph在水厂运行中难以实现，此外这些控制技术都是在某个工艺段进行单点投加，未能建立预防溴酸盐超标的多级屏障。因此，在采用臭氧活性炭工艺时，如何控制溴酸盐的生成时一个需要克服的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种建立控制臭氧氧化过程中溴酸盐生成多级屏障的方法，以解决现有技术在控制溴酸盐方面的不足。本发明结合了预加氯、投加过氧化氢、投加氨的控制溴酸盐生成的技术，建立了控制臭氧氧化过程中溴酸盐生成的多级屏障，并保证各工艺原有的处理效果，如投加过氧化氢既能控制溴酸盐的生成，又能提高有机物的去除率，防止由于加氨引起的有机物去除效果下降的现象。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种建立控制臭氧氧化过程中溴酸盐生成多级屏障处理的方法，其包括如下步骤：

在配水井处投加次氯酸钠，含溴水体经过预臭氧、混凝、沉淀、砂滤后，投加过氧化氢和氨氮，再进行后臭氧氧化，再经过生物活性炭池，炭池出水进入清水池。

优选地，次氯酸钠投加量为0.5mg/l-1.0mg/l，预氯化的接触时间为5-10min。

优选地，在臭氧接触池前投加过氧化氢和氨氮，过氧化氢与臭氧接触池中投加的臭氧浓度的摩尔比为1.0～1.5，氨氮投加浓度控制在0.2-0.4mg/l之间。

优选地，臭氧接触氧化浓度控制在1.0mg/l-3.0mg/l，臭氧接触氧化时间控制在20-30min。

优选地，原水体ph在6.5～8.5之间。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)本发明结合了预加氯、投加过氧化氢、投加氨的控制溴酸盐生成的技术，建立了控制臭氧氧化过程中溴酸盐生成的多级屏障，很好地控制了溴酸盐的生成量，使其在10μg/l以下；

(2)本发明在控制溴酸盐的同时，保证各工艺原有的处理效果，提高了饮用水安全保障，如预氯化控制溴酸盐生成的同时也起到控制藻类的作用，预氯化和投加氨氮结合形成氯氨技术，还可减少三卤甲烷类消毒副产物的生成，投加过氧化氢也能够提高对有机物的去除效果；

(3)本发明以水厂现有的水处理工艺为基础，无需大规模的改造，无需特殊设备，反应条件简单，具有较高的操作性。

附图说明

图1是实施例1加氯量对溴酸盐抑制效果影响。

图2是实施例2加氨量对溴酸盐抑制效果影响。

图3是实施例3过氧化氢对溴酸盐抑制效果影响。

图4是实施例4预氯化后加氨氮和过氧化氢的对溴酸盐抑制的多级屏障技术效果。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明作进一步的具体描述。

实施例1

加氯量对溴酸盐抑制效果影响的实验按以下步骤进行：

配置6份溴离子浓度为200μg/l的溶液，用磷酸缓冲盐调节ph至7.0左右，1份为空白，另外5份分别加入次氯酸钠溶液使加氯量为0.1、0.2、0.5、1和2mg/l，预氯化时间为20min，之后分别加入饱和臭氧水使溶液中臭氧浓度为3mg/l，反应30min后，测试溴酸盐含量，加氯量对溴酸盐的抑制效果如图1所示。从图1中可见溴酸盐生成量随加氯量的增加先减小后增加，当加氯量为0.5mg/l时，溴酸盐生成量达到最小，此时溴酸盐生成的抑制率为33.8％，继续增大加氯量，会产生更多的溴酸盐。加氯量在0.1mg/l～2mg/l的范围内，溴酸盐生成的抑制率在9.9％～33.8％。

实施例2

加氨量对溴酸盐抑制效果影响的实验按以下步骤进行：

配置9份溴离子浓度为120μg/l的溶液，用磷酸缓冲盐调节ph至7.0左右，分别加入氯化铵溶液使溶液中氨氮浓度为0.05、0.1、0.2和0.4mg/l，分别加入饱和臭氧水使溶液中臭氧浓度分别为1、2和3mg/l，反应30min后，测试溴酸盐含量，加氨对溴酸盐的抑制效果如图2所示。从图2中可见在不同臭氧浓度下，随着氨氮投加量的增加，对溴酸盐的抑制率增加，抑制率在14％～45％之间。

实施例3

过氧化氢对溴酸盐抑制效果影响的实验按以下步骤进行：

配置8份溴离子浓度为120μg/l的溶液，用磷酸缓冲盐调节ph至7.0左右，一份作为空白，其余7份分别加入过氧化氢溶液使溶液中[h2o2/o3]([o3]＝3mg/l)为0.5、1、1、5、2、3、和4，分别加入饱和臭氧水使溶液中臭氧浓度为3mg/l，反应30min后，测试溴酸盐含量，加过氧化氢对溴酸盐的抑制效果如图3所示。随着h2o2/o3比值的增大，h2o2对溴酸盐生成的抑制作用愈加明显。当[h2o2/o3]＝1.5时，继续增大h2o2对溴酸盐生成的抑制效果基本不再增强，[h2o2/o3]＝1.5时溴酸盐生成量为9.22μg/l，与未投加h2o2相比，生成"溴酸盐抑制率达到59.9％。

实施例4

预氯化后加氨氮和过氧化氢的对溴酸盐抑制的多级屏障技术效果研究的实验按以下步骤进行：

配置8份溴离子浓度为200μg/l的溶液，用磷酸缓冲盐调节ph至7.0左右，一份作为空白，另外七份分别采用0.5mg/lcl2、0.2mg/lnh3、0.45mg/lh2o2、0.5mg/lcl2+0.2mg/lnh3、0.5mg/lcl2+0.45mg/lh2o2、0.2mg/lnh3+0.45mg/lh2o2和0.2mg/lnh3+0.2mg/lnh3+0.45mg/lh2o2，分别加入饱和臭氧水使溶液中臭氧浓度为3mg/l，反应30min后，测试溴酸盐含量，加过氧化氢对溴酸盐的抑制效果如图4所示。预氯化+氨氮+过氧化氢的组合工艺对溴酸盐的抑制率达92.4％，可见该多级屏障处理技术对溴酸盐的生成有较好的抑制效果。本发明控制效果明显，且操作简单，使其适用范围广泛，具有一定的应用价值。

上述对实施例的表述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解并使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易地对这些实施例做出修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所作出的改进和修改都应该在本发明的保护范围内。