CN109650585A

CN109650585A - 一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法

Info

Publication number: CN109650585A
Application number: CN201811584161.4A
Authority: CN
Inventors: 易娟; 卢小艳; 宋庆; 黄河洵
Original assignee: SHENZHEN SHUIWU (GROUP) CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN SHUIWU (GROUP) CO Ltd
Priority date: 2018-12-24
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2019-04-19

Abstract

本发明涉及水处理领域，涉及一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法。所述方法包括：(1)原水进行二氧化氯预氧化处理；(2)步骤(1)处理后经活性炭滤池或炭砂滤池处理，水力停留时间一般为12～15min。本发明通过大量实验优选采用颗粒柱状活性炭最适合用于去除ClO₂ ^‑，并结合特定的投加量、酸碱度和温度等条件，形成了动态吸附去除ClO₂ ^‑方案，从而达到整体上减少消毒副产物的目的，实现控制预二氧化氯副产物亚氯酸盐。

Description

一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，涉及一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，具体涉及活性炭滤池对二氧化氯预氧化副产物亚氯酸盐的去除工艺。

背景技术

目前，控制已生成的亚氯酸盐的方法主要有化学法、离子交换、微滤等方法。其中化学法包括还原法：硫化物还原发、亚铁还原发；氧化法：臭氧氧化法。

现有技术主要技术问题及缺陷包括：硫化物还原法受水体pH影响加大，去除效果较好的pH为5-5.6，并不适合水厂实际工况条件。同时对于一般饮用水或微污染水源，溶解氧的浓度较高，去除亚氯酸盐时势必会产生一定量的氯酸盐。投加的含硫化合物，也易造成管道硫细菌的繁殖或引起含硫化合物的嗅味问题。在混凝阶段投加亚铁盐，受实际水质影响，易造成滤后总铁含量急剧升高，影响色度和浊度并产生异味。臭氧的氧化性比二氧化氯、余氯和亚氯酸盐强，氧化的最终产物为氯酸盐。离子交换、微滤和反渗透等方法，使用成本较大，中小水厂难以得到推广。

现有技术CN107746126A提供了一种源水的预处理方法，其特征在于，包括：获得第一体积的源水；按照每1000立方米源水投加0.5至5千克二氧化氯的比例，在所述源水中投放与所述第一体积对应的二氧化氯；待加入所述二氧化氯后的源水充分混合并反应第一预设时长，获得预氧化源水；在所述预氧化源水中按照预设比例投加与所述第一体积对应的活性炭；待投加活性炭后的所述预氧化源水充分混合并反应第二预设时长，获得预吸附源水；在所述预吸附源水中按照预定比例投加与所述第一体积对应的添加剂，其中，所述添加剂包括硫酸亚铁和/或氯化亚铁；待投加添加剂后的所述预吸附源水充分混合并反应第三预设时长，获得预处理源水。该方法属于预处理的一种办法，是每次预处理都要投加活性炭，投加量大，且难以提高活性炭的应用期限。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的是为解决水厂中二氧化氯预氧化工艺产生消毒副产物的问题，同时通过活性炭滤池，水中有机物含量大幅降低，能减少滤后水中消毒剂的消耗量，从而达到整体上减少消毒副产物的目的。

本发明通过大量的实验研究，从活性炭材料去除亚氯酸盐，颗粒柱状活性炭去除亚氯酸盐性能、颗粒柱状活性炭去除亚氯酸盐的静态吸附影响因素、颗粒柱状活性炭去除亚氯酸盐的动态吸附条件等多种影响因素，发现一种具有综合去除效果的二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，包括：

(1)原水进行二氧化氯预氧化处理；

(2)步骤(1)处理后经活性炭滤池或炭砂滤池处理，水力停留时间一般为12～15min。

本发明的该去除方法针对需对原水进行二氧化氯预氧化工艺的净水厂，如原水含有铁、锰、藻类，常存在嗅味等问题。

作为本发明的一种优选技术方案，活性炭滤池过流方式采用下向流或上向流。

作为本发明的一种优选技术方案，所述活性炭滤池或炭砂滤池中的活性炭优选为煤质颗粒柱状活性炭。

作为本发明的一种优选技术方案，原水中煤质颗粒柱状活性炭的含量为2.000g-8.000g/200mL。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤(2)温度控制手段为20℃。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤(2)优选pH为1-3条件下进行处理。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤(2)过水量超过540倍滤床体积时。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤(1)中经二氧化氯预氧化处理后，原水中亚氯酸盐<0.7mg/L。

通过大量实验优选发现，在水厂运营中，炭滤池水力停留时间一般为12～15min，随过水量的累积增加，出水的亚氯酸盐浓度一开始上升较快，过水量超过540倍滤床体积时，出水的亚氯酸盐浓度开始趋于稳定。在此条件下，调节流速，当接触时间大于11min时，亚氯酸盐去除率可达90％以上，按照活性炭使用期限进行更换的，通常可以达到8年以上。

本发明相对于现有技术的有益效果包括：

(1)本发明得到了最适合用于去除ClO₂ ^-的颗粒柱状活性炭，通过静态吸附条件下影响GAC去除ClO₂ ^-的因素，从而为不同水质条件下GAC去除ClO₂ ^-提供调控依据，并通过动态吸附研究形成了基于GAC的ClO₂ ^-去除方案。

(2)同时，炭滤池只需对普通砂滤池进行简单的改造即能投产使用，不仅能对氨氮等有机污染具有良好的去除效果，还成为一种简单、有效、快速的工艺途径来去除亚氯酸盐，以最少的投入和便捷的管理方式实现水厂出水中亚氯酸盐达标排放，降低二次污染。

(3)本发明针对水厂常规处理工艺阶段，过滤阶段直接用炭砂滤池，可以长期使用，按照活性炭使用期限进行更换的，通常可以达到8年以上。

附图说明

图1，不同反应条件下对ClO₂ ^-去除的影响，其中，1a)不同GAC使用量下剩余ClO₂ ^-浓度随时间变化，1b)剩余ClO₂ ^-随pH变化，1c)ClO^2-去除率随温度变化。

图2，ClO₂ ^-去除率随一价阴离子浓度变化，其中，2a)ClO₂ ^-去除率随Cl^-浓度变化，2b)ClO₂ ^-去除率随F^-浓度变化，2c)ClO₂ ^-去除率随Br^-浓度变化，2d)ClO₂ ^-去除率随HCO₃ ^-浓度变化，2e)ClO₂ ^-去除率随NO₃ ^-浓度变化，2f)ClO₂ ^-去除率随ClO₃浓度变化。

图3去除率随二价阴离子浓度变化，其中，3a)ClO₂ ^-去除率随HPO₄ ^2-浓度变化，3b)ClO₂ ^-去除率CO₃ ^2-浓度变化，3c)ClO₂ ^-去除率随SO₄ ^2-浓度变化。。

图4，ClO₂ ^-去除率随磷酸根浓度变化。

具体实施方式

以下通过实施例和附图来进一步描述本发明，应该指出的是，这些实施例作为例证的目的给出，不构成对本发明范围的限制。

实施例1去除性能研究

采用Freundlich吸附等温式对5种GAC的等温线数据进行了拟合，各活性炭的Freundlich吸附等温线参数见表1。

表1Freundlich吸附等温线拟合参数

由表1分析可得到，Freundlich模型适合描述亚氯酸盐在GAC上的吸附，在吸附的同时，也会在GAC的吸附位上与亚氯酸盐发生还原反应。拟合参数中n值均大于1，说明亚氯酸盐在GAC上的吸附为优惠吸附。

煤质颗粒柱状活性炭相比于椰壳炭更为经济，考虑选用最大氮吸附量、比表面积、最多中孔容积、表面碱性官能团和最大pH_pzc等特征的煤质颗粒柱状活性炭。

实施例2颗粒柱状活性炭去除亚氯酸盐的静态吸附影响因素

在若干个250mL锥形瓶中，各加入5mg/L亚氯酸盐水溶液200mL，分别在不同GAC投加量(0.125g、0.250g、0.500g、1.000g、2.000g、4.000g、8.000g)、不同pH值(1、3、5、7、9、11、13)和不同温度(10℃、15℃、20℃、25℃、30℃)条件下对去除ClO₂ ^-的影响，如图1所示，其中，图1a)不同GAC使用量下剩余ClO₂ ^-浓度随时间变化，图1b)剩余ClO₂ ^-随pH变化，图1c)ClO^2-去除率随温度变化。

从上述实验结果可见，GAC使用量对去除ClO₂ ^-的效果起决定性作用，优选2.000g-8.000g/200mL。

pH对ClO₂ ^-的去除影响显著，酸性条件下去除率较高(优选pH为1-3)，说明GAC所带的电荷会受到溶液pH的影响，并且pH值控制着GAC与吸附质之间的静电作用。当溶液pH小于GAC的pH_pzc值时，GAC会带一定数量的正电荷。

升高温度虽有利于GAC去除ClO₂ ^-。但优选温度为20℃GAC的吸附是一个自发的，吸热的物理吸附。

所以，优选得到原水中煤质颗粒柱状活性炭的含量为2.000g-8.000g/200mL；温度控制手段为20℃；步骤(2)优选pH为1-3最佳处理工艺。

实施例3水中共存物质的影响

采用(0、10、20、30、40、50mg/L)Cl^-、(0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5mg/L)F^-、(0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mg/L)Br^-、(0、10、20、30、40、50mg/L)HCO₃ ^-、(0、5、10、15、20、25mg/L)NO₃ ^-、(0、1、2、3、4、5mg/L)ClO₃等六种一价阴离子研究了一价阴离子对GAC去除ClO₂ ^-的影响。图2ClO₂ ^-去除率随一价阴离子浓度变化。

另外，采用(0、1、3、5、7、9、11、13、15g/L)HPO₄ ^2-、(0、4、8、12、16、20g/L)CO₃ ^2-和(0、10、20、30、40、50mg/L)SO₄ ^2-二价阴离子对GAC去除ClO₂ ^-的影响。

从上述结果可见，图2、3、4说明亚氯酸根为负一价，在GAC表面发生静电吸附需要一个正电和来中和，而二价阴离子和三价阴离子则需要2个和3个正电荷来中和，因此一价的阴离子在GAC上对ClO₂ ^-具有最大的吸附竞争能力，导致了ClO₂ ^-去除率明显降低。经过大量的测试，在实际水厂运行中，一价的阴离子在GAC上吸附，对ClO₂ ^-去除的影响较小。

实施例4

水厂运行工艺下，一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，包括：

(1)原水含有铁、锰、藻类，进行二氧化氯预氧化处理，经二氧化氯预氧化处理后，原水中亚氯酸盐<0.7mg/L；

(2)步骤(1)处理后经活性炭滤池或炭砂滤池处理，活性炭选择为煤质颗粒柱状活性炭，原水中煤质颗粒柱状活性炭的含量为4.000g/200mL，活性炭滤池过流方式采用上向流，温度控制手段为20℃，pH为3，过水量超过540倍滤床体积，进行处理水力停留时间一般为13min。

实验结果：ClO₂ ^-去除率近98％，以水厂运行条件及《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)为参考，估算得出煤质颗粒柱状活性炭滤池可有效控制ClO₂ ^-的时间达到1700d。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，其特征在于，包括：

(1)原水进行二氧化氯预氧化处理；

2.根据权利要求1所述的一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，其特征在于，所述原水含有铁、锰、藻类。

3.根据权利要求1所述的一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，其特征在于，活性炭滤池过流方式采用下向流或上向流。

4.根据权利要求1所述的一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，其特征在于，所述活性炭滤池或炭砂滤池中的活性炭优选为煤质颗粒柱状活性炭。

5.根据权利要求4所述的一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，其特征在于，原水中煤质颗粒柱状活性炭的含量为2.000g-8.000g/200mL。

6.根据权利要求1—5任一项权利要求所述的一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，其特征在于，步骤(2)温度控制手段为20℃。

7.根据权利要求1—5任一项权利要求所述的一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，其特征在于，步骤(2)优选pH为1-3条件下进行处理。

8.根据权利要求1—5任一项权利要求所述的一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，其特征在于，步骤(2)过水量超过540倍滤床体积。

9.根据权利要求1—5所述的一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法，其特征在于，步骤(1)中经二氧化氯预氧化处理后，原水中亚氯酸盐<0.7mg/L。