CN104860373A

CN104860373A - 利用uv/h2o2去除饮用水中三卤甲烷的水处理方法

Info

Publication number: CN104860373A
Application number: CN201510282028.3A
Authority: CN
Inventors: 员建; 罗小平; 张平; 苑宏英; 李威
Original assignee: Tianjin Chengjian University
Current assignee: Tianjin Chengjian University
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2015-08-26

Abstract

本发明提供一种利用UV/H₂O₂去除饮用水中三卤甲烷的水处理方法，包括以下步骤：将反应装置通饮用水后，打开反应装置中磁力搅拌器，调节磁力搅拌器转速为125～300r/min；将稳定发光的紫外灯管放到所述反应装置中，紫外灯管外设置石英套管；向反应装置的饮用水中投加过氧化氢进行处理，过氧化氢投加量5～30mmol/L，紫外灯功率12W～75W，停留时间20min～60min；经处理的饮用水中三卤甲烷包含的四种物质：三氯甲烷、三溴甲烷、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷的去除率分别能达到43.97％、99.61％、99.38％和93.07％。有益效果是该方法完全分解三卤甲烷，不产生二次污染，过氧化氢消耗小，能耗小，对饮用水中TOC和UV₂₅₄有一定的去除效果，对三卤甲烷去除效果非常好。

Description

利用UV/H2O2去除饮用水中三卤甲烷的水处理方法

技术领域

本发明涉及一种水处理方法，尤其是涉及一种利用UV/H₂O₂去除饮用水中三卤甲烷的水处理方法。

背景技术

目前我国地表水体普遍受到不同程度的污染，主要污染物质为有机物，而地表水中某些有机物经过氯消毒后，能够与氯反应生成消毒副产物。目前已发现的氯消毒副产物有700多种，其中三卤甲烷(THMs)的产量是已知的消毒副产物中比例最高的占20.1％，THMs包括三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷四种。人群流行病学调查发现直肠癌和膀胱癌发生与长期饮用水中人们暴露THMs水平有关，近年来对饮用水中THMs的去除越来越引起人们的关注，加拿大研究了饮用水氯化消毒副产物与成人白血病发生危险性相关关系，发现长时间接触总三卤甲烷超过40μg/L的人群，慢性髓细胞样白血病发病率明显增高。因此三卤甲烷在饮用水中的含量应尽可能地减少。

传统的对THMs的去除注意力主要集中于通过去除水中的有机物而达到降低三卤甲烷的生成势(THMFP)上，如采用活性炭吸附去除有机物、预氧化和替换消毒剂。虽然活性炭吸附和预氧化可以有效地去除有机物，降低THMFP，但是去除率有限，没有去除的有机物经氯消毒后仍会产生大量的THMs，而且活性炭吸附是物理去除，没有彻底分解有机物，容易造成二次污染，活性炭吸附饱和后还要进行再生，增加了水厂的运行成本。替换传统的氯消毒剂采用其他消毒剂可以一定程度上降低THMs的产生，如臭氧、一氯胺等，但是这些消毒剂在应用上也有许多的不足之处。臭氧不能保证清水池和管网中持续的消毒能力，臭氧虽然不产生氯代消毒副产物，但是会产生一些毒性更强更难检测的副产物，如溴酸盐。而且臭氧设备昂贵，操作复杂，可能对操作人员产生危害。一氯胺氧化能力比氯弱，需要较长的停留时间，持续消毒能力较差，仍然会产生一系列消毒副产物。由于氯作为消毒剂有其他消毒剂无法替代的一些优点。目前，我国大部分自来水厂仍然采用氯作为主要的消毒剂。氯消毒因其杀菌效果快，持续消毒效果好，处理成本低和运行管理方便等优点，仍是目前我国最主要的消毒方法，因此急于研究开发降解生成的THMs的方法，且具有重要的现实意义和应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用UV/H₂O₂去除饮用水中三卤甲烷的水处理方法，以利于解决水处理中氯与一些有机物反应会产生较高浓度的三卤甲烷的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种方法。该方法是在以铝箔纸包裹的有机玻璃圆筒形反应装置中进行，其包括以下步骤：

1)将所述反应装置通饮用水后，打开反应装置中磁力搅拌器，调节磁力搅拌器转速为125～300r/min；

2)将稳定发光的紫外灯管放到所述反应装置中，紫外灯管外设置石英套管；

3)向反应装置的饮用水中投加过氧化氢进行处理，过氧化氢投加量5～30mmol/L，紫外灯功率12W～75W，停留时间20min～60min；

经处理的饮用水中三卤甲烷包含的四种物质：三氯甲烷、三溴甲烷、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷的去除率分别能达到43.97％、99.61％、99.38％和93.07％。

本发明的效果是利用UV/H₂O₂去除饮用水中三卤甲烷的水处理方法，能耗低，无二次污染，效率高，仅反应20min使三溴甲烷、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷去除率能达到99.61％、99.38％和93.07％，三氯甲烷去除率稍低，但也能达到规定的限值之下，本发明没有调节原水的pH值，弥补了芬顿法对pH值的苛刻限制，本发明是在常温常压下进行，不需要特殊装置和药剂，过氧化氢消耗量也非常小，30mmol/L的过氧化氢投加量就可以基本完全去除溴代三卤甲烷，三氯甲烷浓度也低于《生活饮用水卫生标准GB5749-2006》限值要求。采用本发明三卤甲烷被完全分解，不产生新的副产物，对饮用水中的TOC和UV₂₅₄有一定去除效果，对三卤甲烷去除效果非常好，设备上无特殊要求，仅需要投加一定量的过氧化氢和低压汞灯，反应装置简单，易于工业推广。

附图说明

图1是本发明反应装置结构示意图；

图2是本发明实施例一三卤甲烷各组分的去除率曲线图；

图3是本发明实施例二三卤甲烷各组分的去除率曲线图；

图4是本发明实施例三各组分三卤甲烷的去除率曲线图。

具体实施方式

结合附图对本发明的利用UV/H₂O₂去除饮用水中三卤甲烷的水处理方法加以说明。

本发明的利用UV/H₂O₂去除饮用水中三卤甲烷(THMs)的水处理方法是基于UV/H₂O₂高级氧化工艺为新型高效的水处理技术，具有氧化能力强、反应速率快、反应条件温和，且不产生二次污染等特点，在大规模饮用水处理中具有很大的应用潜力。其作用机理是过氧化氢在紫外光照射下产生羟基自由基氧化还原电位2.8V，高于臭氧,这种物质的氧化性能极强，可以氧化饮用水中的三卤甲烷(THMs)，从而使水体得到净化。

本发明是利用UV/H₂O₂去除饮用水中三卤甲烷的水处理方法，该方法是在以铝箔纸包裹的有机玻璃圆筒形反应装置中进行，包括以下步骤：

经处理的饮用水中三卤甲烷所包含的四种物质：三氯甲烷、三溴甲烷、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷的去除率分别能达到43.97％、99.61％、99.38％和93.07％。

实施例一：取用饮用水配好的三卤甲烷混合溶液1L于图1所示反应装置中，向反应装置中加过氧化氢，过氧化氢投加量为10mmol/L，然后将已经发光稳定的带石英套管的21W紫外灯放入反应溶液中，同时打开磁力搅拌器，分别在第0min、1min、3min、5min、10min、20min、35min和60min从取样口取一定体积的反应溶液，利用顶空气相色谱法分析三卤甲烷各组分浓度。如图2所示，时间对三卤甲烷去除率影响较大，三溴甲烷在10min时去除率达到99.71％，之后去除率变化不大，二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷在20min时的去除率为94.28％和92.06％，之后去除率无明显变化，而三氯甲烷去除率增加缓慢，到60min时去除率为43.97％，0min到20min时三卤甲烷总浓度减小幅度较大，20min到60min时三卤甲烷总浓度减小缓慢。

实施例二：取用生活饮用水配好的三卤甲烷混合溶液1L于反应装置中，向反应装置中加过氧化氢，过氧化氢投加量为5～30mmol/L，然后将已经发光稳定的带石英套管的21W紫外灯放入反应溶液中，同时打开磁力搅拌器，反应20分钟后，从取样口取一定体积的反应溶液，利用顶空气相色谱分析三卤甲烷各组分浓度。如图3所示，三卤甲烷各组分去除率随着过氧化氢投加量先增加后减小，过氧化氢投加量为25mmol/L时，三氯甲烷去除率最大，为31.29％，过氧化氢投加量为15mmol/L时，二溴一氯甲烷去除率达到最大，为95.90％，过氧化氢投加量为20mmol/L时，一溴二氯甲烷去除率达到最大，为87.61％。

实施例三：取用生活饮用水配好的三卤甲烷混合溶液1L于反应装置中，向反应装置中加过氧化氢，过氧化氢投加量为15mmol/L，然后将已经发光稳定的带石英套管的紫外灯放入反应溶液中，紫外灯功率为12～75W，同时打开磁力搅拌器，反应20分钟后从取样口取一定体积的反应溶液，利用顶空气相色谱分析三卤甲烷各组分浓度。如图4所示，三卤甲烷各组分去除率逐渐增加，当紫外灯功率为12W、21W、40W和75W时，20min时三氯甲烷去除率分别为13.58％、25.06％、32.36％和41.41％，三溴甲烷去除率分别为84.60％、98.42％、99.58％和99.61％，二溴一氯甲烷去除率分别为73.25％、90.97％、97.12％和99.38％，一溴二氯甲烷去除率分别为78.82％、88.10％、90.78％和93.07％。

Claims

1.一种利用UV/H₂O₂去除饮用水中三卤甲烷的水处理方法，该方法是在以铝箔纸包裹的有机玻璃圆筒形反应装置中进行，该方法包括以下步骤：

2)将紫外灯管外设石英套管的紫外灯管放到反应装置中；

3)向步骤2)反应装置中的饮用水投加过氧化氢进行处理，过氧化氢投加量5～30mmol/L，紫外灯功率12W～75W，停留时间20min～60min；

经处理的饮用水中三卤甲烷总量去除率83％，三卤甲烷总量包含的四种物质：三氯甲烷、三溴甲烷、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷的去除率分别能达到43.97％、99.61％、99.38％和93.07％。