CN103214119B - 一种去除含溴离子饮用水中溴离子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种去除含溴离子饮用水中溴离子的方法，其特征在于在臭氧-生物活性炭工艺处理含溴离子饮用水之前在原水中添加0.5~1mg/L高锰酸钾预氧化3~5min，然后依次加入以Al计为12~18mg/L的聚合氯化铝、以Fe计为8~12mg/L三氯化铁混凝；且聚合氯化铝和三氯化铁质量浓度比为3:2。本发明操作简单、安全可靠，可将溴离子含量为100~1000μg/L的原水的溴离子含量降低45~70%，达到控制后续臭氧氧化溴酸盐和消毒阶段溴类消毒副产物生成的目的，具有广阔的应用前景。

Description

一种去除含溴离子饮用水中溴离子的方法

技术领域

本发明涉及一种对含溴离子的原水控制、去除溴离子的方法，属于饮用水处理工艺。 

背景技术

近年来，随着原水水质的日益恶化和饮用水水质卫生标准的逐步提高，具有特有的净水优点的臭氧-生物活性炭技术越来越多地应用到饮用水处理领域。然而目前很多水源受咸潮入浸等自然因素或渔业养殖投饵等人为因素的影响，原水中存在一定浓度的溴离子，则在水厂臭氧-生物活性炭工艺的臭氧氧化过程中溴离子生成2B级潜在遗传性致癌物溴酸盐，难以被后续的生物活性炭工艺有效、稳定的去除，同时水中剩余的部分溴离子会在后续的消毒阶段生成溴代消毒副产物。因此，臭氧-生物活性炭工艺处理含溴离子的原水时存在着出水中溴酸盐超标的安全隐患，在消毒工艺中存在着生成溴代副产物的风险。 

我国颁布的生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）中规定溴酸盐限值为10ug/L，一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿类溴代消毒副产物的浓度限值分别为60μg/L、100μg/L和100μg/L，该类化合物中每种化合物的实测浓度与其各自限值的比值之和不得超过1。在饮用水处理过程中有效降低臭氧氧化或消毒工艺的进水中溴离子含量，对于控制溴酸盐和溴代消毒副产物的形成具有重要的现实意义。 

目前针对水体中溴离子的处理方法中，化学氧化、载银活性炭吸附、超滤、纳滤、磁性树脂等技术能获得较好的去除效果，但这些方法在饮用水处理工艺应用中存在着技术管理难及投入费用高等问题。此外，有研究采用AlCl₃作为混凝剂，通过混凝对水中溴离子有一定的去除作用，但受有机物含量影响较大，且在pH大于7时效果不佳。 

发明内容

本发明针对以上饮用水处理工艺中溴离子控制方法存在的缺点，提供一种去除含溴离子饮用水中溴离子的方法，不仅受水中有机物影响较小，在较大范围pH内能够获得稳定的去除效率，而且操作简单、安全可靠，投入费用低。 

本发明采用以下技术方案实施： 

一种去除含溴离子饮用水中溴离子的方法，包括高锰酸钾预氧化和混凝剂 混凝步骤，具体包括以下步骤：

（1）向含溴离子的原水中投加高锰酸钾搅拌，进行预氧化，投加量为0.5~1mg/L，预氧化时间3~5min；

（2）向经预氧化后的原水中投加聚合氯化铝（PAC），投加量为12~18mg/L（以Al计）；

（3）30s后投加三氯化铁（FeCl₃），投加量为8~12mg/L（以Fe计），模拟水厂混凝过程搅拌（以300r/min搅拌1min，再以80r/min搅拌5min，最后以40r/min搅拌5min）；

（4）经絮凝后静置、沉淀出水。

    步骤（2）、（3）中聚合氯化铝和三氯化铁质量浓度比为3:2。 

本发明在混凝前投加高锰酸钾预氧化，高锰酸钾作为强氧化剂可氧化水中的有机成分，破坏有机物对胶体的保护作用，以促进混凝剂的混凝效果，提高对有机物的去除作用，降低其与溴离子在混凝阶段的吸附位点的竞争作用。此外，高锰酸钾的还原产物中间价态锰的絮凝吸附作用，也对溴离子具有一定的去除功能。采用预氧化后顺序投加聚合氯化铝和三氯化铁进行强化混凝。聚合氯化铝具较高的正电荷和比表面积，能迅速吸附水体中带负电的杂质，表现出很强的吸附能力和净水性能，且耗药量少，余铝量甚微；三氯化铁因其酸化能力强，pH使用范围广，净水效果显著等特点，可起到强化混凝的效果；溴离子即被吸附于聚合氯化铝、三氯化铁通过水解形成Al(OH)₃、Fe(OH)₃上。 

由于水中有机物与溴离子竞争Al(OH)₃、Fe(OH)₃絮体表面的吸附位点，故溴离子的吸附机率被降低，常规混凝处理对溴离子去除效果不佳。本发明通过先进行高锰酸钾预氧化去除水中部分有机物，降低其在混凝阶段与溴离子对混凝剂的竞争作用；其后投加较高投量的聚合氯化铝，利用水解缩合过程中产生的高价多核配合物的压缩双电层和吸附电中和作用，继续对水中的有机物进行絮凝去除，从而显著降低有机物对溴离子吸附位点（尤其是在后续Fe(OH)₃絮体上）的竞争，同时Al(OH)₃吸附作用可去除部分溴离子；随后投加三氯化铁，通过吸附沉降作用将溴离子吸附于形成絮体Fe(OH)₃表面，因与较铝盐相比，Fe(OH)₃絮体上有更多的活性吸附空间，且因三氯化铁酸化能力强，pH降低，从而更好地发挥Fe(OH)₃对溴离子的吸附去除作用。因此采用顺序投加此两种混凝剂，利用铁和铝水解特性的差异及形成絮体特性不同而获得对溴离子去除效果较佳，且又不影响去除有机物的混凝沉淀效果。同时三氯化铁还可扩大混凝最佳pH值范围，更适应原水水质特点，发挥混凝剂间的协同作用优势，保证在一定pH值范围内对溴离子的去除效果。 

本发明操作简单，适宜pH值6~9，溴离子浓度100~1000μg/L的原水，可将水中溴离子含量降低45~70%，通过有效降低水中溴离子的含量使臭氧接触出水中溴酸盐生成量小于10μg/L，与相比常规混凝工艺可减少溴酸盐生成70~90%，溴代消毒副产物生成势降低45~80%。本发明以水厂现有的水处理工艺为基础，不需要进行大规模的技术改造，具有较高的可操作性。 

附图说明

图1为实施例2中本发明的工艺流程图。 

具体实施方式

以下将结合具体实施例说明本发明的技术方案： 

实施例1  实验室小试研究

去除含溴离子饮用水中溴离子的方法，按以下步骤进行：

（1）向含有溴离子的原水（溴浓度100~1000μg/L，pH6~9）中投加高锰酸钾进行预氧化，投加量0.5~1mg/L，六联搅拌机（100r/min）进行搅拌以充分混合药剂与原水，预氧化3~5min；

投加聚合氯化铝，六联搅拌机（200~300r/min）搅拌30s后投加三氯化铁，（聚合氯化铝（以Al计）和三氯化铁（以Fe计）质量浓度比为3：2），总混凝剂的投加量为20~30mg/L（以Al、Fe计）；三、将投加了聚合氯化铝与三氯化铁的原水进行混凝搅拌，先以300r/min搅拌1min，再以80r/min搅拌5min，最后以40r/min搅拌5min（模拟水厂混凝过程）；四、将混凝搅拌后的水静置沉淀，静置时间为30min。可有效降低水中溴离子含量45~70%。

实施例2   水厂大规模实验 

依托某水厂的臭氧-生物活性炭工艺中试装置，对水厂含溴离子原水进行结果验证，其工艺流程及具体药剂投加位点见图1。

参数如下：原水：水温23℃，pH值8.0，浊度21.4NTU，高锰酸钾指数为3.73mg/L，TOC为4.540mg/L，溴离子浓度650mg/L。混凝沉淀总时间1h，臭氧投加量2mg/L，接触时间15min，消毒阶段加氯量2mg/L。 

本发明去除含溴离子饮用水中溴离子的方法： 

（1）混凝工艺前，向含溴离子的原水中投加高锰酸钾，高锰酸钾投加量1mg/L，预氧化4min；

（2）在混合池前向高锰酸钾预氧化后的原水中投加聚合氯化铝，投加量为15mg/L，于混合池（1段）中混合搅拌30s；

（3）继续在混合池（2段）投加三氯化铁，投加量为10mg/L。

对比例对原水进行常规混凝处理，采用的混凝剂是水厂目前使用的Al₂(SO₄)₃，投加量为10mg/L，结果如表1所示。 

表1  本实施例出水及常规工艺出水水质指标比较 

由表1中数据可知，本实施方式的方法可将原水中的溴离子含量降低50.9%，通过有效降低水中溴离子的含量使臭氧接触出水中溴酸盐生成量小于10μg/L，消毒出水的溴酸盐含量可小于1μg/L，而常规混凝处理工艺对溴离子去除作用甚小。本实施例1相比常规混凝工艺可减少溴酸盐生成82.9%，溴代消毒副产物生成势降低56.4%，使出水中溴酸盐含量降低约88%，溴代消毒副产物生成量降低达58.1%以上。

以上对本发明所提供的溴离子控制方法进行了详细介绍，并对本发明的具体实施方式进行了阐述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思路在具体实施方式及应用范围上可能在实施过程中会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 

Claims (1)

1.一种去除含溴离子饮用水中溴离子的方法，其特征在于在臭氧-生物活性炭工艺处理含溴离子饮用水之前在原水中添加高锰酸钾进行预氧化，依次加入聚合氯化铝、三氯化铁混凝；

高锰酸钾投加量为0.5~1mg/L，预氧化时间3~5min；

聚合氯化铝投加量以Al计为12~18mg/L；

三氯化铁投加量以Fe计为8~12mg/L；

且聚合氯化铝和三氯化铁质量浓度比为3:2；

聚合氯化铝与三氯化铁的投加间隔是至少30s。