基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法

本发明涉及水处理，尤其涉及基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法。

背景技术：

1、消毒副产物是水中的有机物与消毒剂进行反应生成的一类对人体有致畸、致癌和致突变作用的物质。在常规消毒副产物中，三卤甲烷(thms)是含量最高分布最广泛的一类dbps，包括三氯甲烷，二氯一溴甲烷，一氯二溴甲烷等。thms类消毒副产物已经成为多数国家和组织的饮用水水质标准中的控制指标。

2、目前，饮用水中thms的主要可以从三个方面进行控制。一是源头控制，即在消毒之前去除水中thms的前体物质。目前，消毒副产物的源头控制技术包括采用活性炭吸附、预氧化、混凝、过滤、膜法等去除水中消毒副产物的前体物溶解性有机质。有研究表明预氧化后疏水性有机物转化为亲水有机物，增加了后续去除难度；活性炭吸附前期对有机物去除效果较好，吸附饱和后效能降低；而混凝对有机物的去除也非常有限；膜法处理不仅成本高，还存在膜污染的问题。二是过程控制，主要是改变消毒工艺参数或消毒方式来降低thms在消毒过程中的形成。如使用紫外线等替代加氯消毒。但是，在保证消毒灭菌效果的前提下，加氯消毒仍然是不可体替代的。三是末端控制，即对已经形成的消毒副产物进行去除，包括曝气法、吸附法、和高级氧化技术等。例如，厦门理工学院王蕾采用等离子体去除饮用水中三卤甲烷，是通过氧气和氩气吹脱水中的三卤甲烷，然后进入气体放电管中进行放电等离子体降解。末端控制在一定程度上减少水中消毒副产物的浓度，但是，在前体物和余氯均存在的条件下，仍然无法避免消毒副产物的再度生成。

技术实现思路

1、本发明提供基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法，在消毒之前，通过去除消毒副产物的前体物，实现thms的源头控制，以克服现有控制thms类消毒副产物时，存在thms前体物的去除率较低的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法，所述方法包括利用液相脉冲放电技术处理添加有过硫酸盐辅助剂的水体，所述过硫酸盐的浓度为6-20mg/l。

3、进一步地，所述过硫酸盐的浓度为10mg/l。

4、进一步地，所述的过硫酸盐辅助剂选自na2s2o8和k2s2o8中的至少一种。

5、进一步地，所述方法包括将两个电极浸入添加有过硫酸盐辅助剂的水体中，将一个电极与高压电源相连接，另外一个电极进行接地，使两个电极之间产生等离子体，处理水体中的有机质；所述的电源为高压脉冲电源。

6、进一步地，放电处理时间为10-15min，输出电压为15～20kv，放电频率为10-25hz。

7、进一步地，输出电压为15-18kv，放电频率为20hz。

8、进一步地，所述的电极为不锈钢材质，电极间距为5～10mm。

9、进一步地，所述的水样选自有机碳浓度为12mg/l的模拟水、天然水库水、污水厂二次出水中一种。

10、综上所述，本发明具有以下有益效果：

11、1、本申请从源头控制角度入手，利用液相放电等离子体技术在水中产生·oh、·o、o3、h2o2等氧化性物种和紫外光等破坏有机物的芳香结构，进而去除消毒副产物的前体物，不产生絮凝污泥，无须额外的辅助处理工艺；并针对液相等离子体通道内的活性物质利用率低的特点，在体系内添加辅助剂过硫酸盐，利用等离子体产生的o3，h2o2、紫外光等活化过硫酸盐产生硫酸根自由基，提高液相放电技术的处理效率，促进thms前体物的去除，进一步抑制后续氯化消毒过程中thms的形成，是一项安全高效、绿色无二次污染的控制水中消毒副产物的方法。

12、2、本发明通过添加低浓度的过硫酸盐进一步提高消毒副产物前体物的去除效果，处理10-15min，同等条件下thms的形成量可减少50.4-89.0％。

13、3、本发明基于源头控制的思想，在消毒处理前对thms的前体物进行了有效的去除，无须对消毒处理后的水样进行再处理，消毒工艺仍然是最后处理流程，对余氯不产生影响，可保证消毒效果和饮用水安全，在实际应用时，可在消毒处理模块前应用本发明的方法，无需对消毒工艺做出改变，应用方便。

技术特征：

1.一种基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法，其特征在于，所述方法包括利用液相脉冲放电技术处理添加有过硫酸盐辅助剂的水体，所述过硫酸盐的浓度为6-20mg/l。

2.根据权利要求1所述的基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法，其特征在于，所述过硫酸盐的浓度为10mg/l。

3.根据权利要求1所述的基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法，其特征在于，所述的过硫酸盐辅助剂选自na2s2o8和k2s2o8中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法，其特征在于，所述方法包括将两个电极浸入添加有过硫酸盐辅助剂的水体中，将一个电极与高压电源相连接，另外一个电极进行接地，使两个电极之间产生等离子体，处理水体中的有机质；所述的电源为高压脉冲电源。

5.根据权利要求1所述的基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法，其特征在于，放电处理时间为10-15min，输出电压为15～20kv，放电频率为10-25hz。

6.根据权利要求5所述的基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法，其特征在于，输出电压为15～18kv，放电频率为20hz。

7.根据权利要求1所述的基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法，其特征在于，所述的电极为不锈钢材质，电极间距为5～10mm。

8.根据权利要求1所述的基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法，其特征在于，所述的水样选自有机碳浓度为12mg/l的模拟水、天然水库水、污水厂二次出水中一种。

技术总结
本发明公开了基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法。涉及一种从源头控制消毒副产物的水处理技术利用液相脉冲放电技术处理添加有过硫酸盐辅助剂的水体，对水体中溶解性有机质的芳香结构进行破坏，进而有效去除消毒副产物的前体物。本发明公开的基于液相放电技术抑制水体中消毒副产物三卤甲烷形成的方法，基于源头控制的思想，采用液相放电技术直接在液体中产生活性物质，无需经过气液传质，活性物质可以直接与水中的消毒副产物前体物进行反应，存在效率高、处理速度快，无二次污染等特点。

技术研发人员：刘慧,信延彬,孙冰,刘景林,朱小梅
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19