CN203112625U

CN203112625U - 一种原水突发性铊污染应急处理系统

Info

Publication number: CN203112625U
Application number: CN 201320064068
Authority: CN
Inventors: 周勤; 凌亮; 蔡展航; 苏彩燕; 李丽娟
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2023-02-04

Abstract

本实用新型公开了一种原水突发性铊污染应急处理系统，包括依次管路连接的取水头部、进水井、预曝气处理池、配水井、絮凝沉淀池和炭砂滤池，取水头部和进水井之间设有取水泵站；处理方法包括如下步骤：（1）在原水中添加强氧化剂，进行氧化处理；（2）再调节原水pH值至碱性；（3）碱性的原水流入预曝气处理池，并添加粉末活性炭，进行吸附处理；（4）吸附处理后的水流入配水井中，加入聚合氯化铝铁，然后流入絮凝沉淀池，并进一步沉降去除污染物；（5）再经过炭砂滤池过滤进一步去除水中剩余的铊。本实用新型能有效去除原水中的铊，并使处理后出水中铊的浓度降低到0.1μg/L以下；且运行费用低。

Description

一种原水突发性铊污染应急处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种原水应急处理系统，尤其涉及一种强化常规给水工艺的去除原水中铊的系统。

背景技术

水是生命之源，随着工业化程度的不断提高和人类改造自然能力的不断增强，近年来，河流、湖泊、水库、港湾等的污染日趋严重，我国突发性水源事故也频繁发生。2010年10月28，韶关冶炼厂违规排污，致使北江中上游河段出现铊超标，对清远、广州、佛山等地供水造成了影响，突发性水源污染事故如得不到及时处理，将严重威胁城市居民健康，造成重大经济损失和不良社会影响。

铊是一种典型的分散元素，被广泛应用于医学、农业、化工、材料等领域。铊可以通过饮水、食物、呼吸或皮肤接触等方式进入人体，并在体内富集，其对哺乳动物的毒性远大于汞，铅，砷等，人的致死量仅为10～15mg/kg。鉴于铊可在动植物体内的蓄积，并产生毒害作用，同时铊也是WHO重点限制清单中主要危险废物之一，铊已被我国列为优先控制的污染物名单。自然界中铊广泛分布于各种水体中，而其含量普遍很低，而铊在矿坑废水和冶炼工业废水高度集中。铊在水体中主要以一价存在，只有在极强的氧化条件下三价铊才存在。

目前，国内外关于饮用水中去除铊污染的研究较少，美国环保署推荐了两种防治方法：活性铝净化法和离子交换法，但是这两种方法均会大大增加水厂的制水成本。陆少鸣等人通过小试装置采用预处理、混凝沉淀、柱状活性炭过滤对配制的含铊原水进行了处理，取得了较好的效果，但是该法需要将水厂的砂滤池改造为柱状活性炭滤池，改造周期长，不适用于常规水厂的应急处理。对于已经被铊污染的原水，主要的处理措施有：利用铊易被“海绵吸附体”吸附的性质，在被污染水体中加入吸附剂，降低铊的活动速率并使其沉淀；向被污染的水体中投加氧化剂和碱性物质（如石灰等），使铊在低温、氧化和碱性条件下，从一价向三价转化，并形成沉淀而从水中除去。国家饮用水标准为0.1μg/L，常规给水处理工艺对铊的去除率很低，无法保证安全供水。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对水厂现有技术的不足，提供一种原水突发性铊污染应急处理系统。

本实用新型的另一目的在于提供一种原水突发性铊污染应急处理方法。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种原水突发性铊污染应急处理系统，包括依次管路连接的取水头部、进水井、预曝气处理池、配水井、絮凝沉淀池和炭砂滤池，取水头部和进水井之间设有取水泵站。

优选地，所述进水井、预曝气处理池和配水井合建；在取水头部与取水泵站之间设置氧化剂投加口，在配水井与絮凝沉淀池之间设有混凝剂投加口，进水井处设有碱性物质投加口，预处理曝气池处设有粉末活性炭投加口。

优选地，所述炭砂滤池上层为活性炭层，下层为石英砂层，活性炭层厚500mm，石英砂层厚800mm。

一种原水突发性铊污染应急处理方法，包括如下步骤：

（1）在取水头部的原水中添加强氧化剂，进行氧化处理；

（2）取水头部的原水流入进水井，添加碱性物质调节原水pH值至碱性；

（3）调至碱性的原水流入预曝气处理池，向预曝气处理池中添加粉末活性炭，进行吸附处理；

（4）吸附处理后的水流入配水井，在配水井中加入聚合氯化铝铁，然后流入絮凝沉淀池（由絮凝池和斜管沉淀池组成），在絮凝池沉淀反应形成絮体颗粒，通过斜管沉淀池使絮体颗粒沉降，从而使污染物去除；

（5）再经过炭砂滤池过滤进一步去除水中剩余的铊。

优选地，步骤（1）中所述氧化剂为高锰酸钾。

优选地，所述高锰酸钾投加量为0.5～1.5mg/L，氧化处理时间为30min。

优选地，步骤（2）中用氢氧化钙、氢氧化钠或纯碱调节pH值为8.5～9.5。

优选地，所述步骤（3）中所述粉末活性炭投加量为10～30mg/L，所述吸附处理时间为40min。

优选地，步骤（4）中所述聚合氯化铝铁投加量为2～3mg/L，以Al₂O₃计，搅拌反应5～15min。

优选地，步骤（4）中沉淀时间为20～55min。

优选地，步骤（5）中所述炭砂滤池反冲洗周期为24h，气水联合反冲洗的气冲强度为15L/(s·m²)，水冲强度为12L/(s·m²)，气水联合反冲洗时间为4～6min。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

（1）应用本实用新型方法能够有效的去除原水中的铊，将原水pH值调节至碱性，能大幅度提高铊的去除率，使处理后水中铊浓度降至0.1μg/L以下，到符合生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)的饮用水。

（2）本实用新型采用的高锰酸钾与活性炭联用技术能有效降低原水中的有机物，大幅度减少三氯甲烷生成势，能提高水厂出水水质。

（3）本实用新型还能很方便的与现有技术相结合，在基本不改变原有净水工艺流程的基础上，高效的去除铊，保证饮用水供水安全。方法简单易行，运行费用低。

附图说明

图1为本实用新型处理方法的流程图；

图2为本实用新型处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图做详细说明

参见图1，本实用新型强化常规给水处理工艺去除原水中铊污染的方法为高锰酸钾预氧化，调节pH值，粉末活性炭吸附，聚合氯化铝铁混凝沉淀，炭砂滤池过滤的方法去除水中的铊，具体包括几个步骤：

(1)预氧化阶段：向原水中投加高锰酸钾，使其充分反应30min，然后向水中投加碱性物质将原水pH值调节至碱性，优选pH值为8.5～9.5。通过高锰酸钾的氧化作用将水中的正一价铊离子氧化为正三价的铊离子，进而与水中的OH^-离子结合形成氢氧化铊沉淀，而高锰酸钾被还原后生成的新生态水合二氧化锰又具有吸附性，能吸附水中的一价铊离子。反应方程为：

MnO₂（H⁺）+Tl⁺→MnO₂(Tl⁺)+H⁺

(2)强化处理阶段：单纯的高锰酸钾预氧化阶段还尚不能将原水中铊去除达标，需要在此基础上进一步处理，根据铊的化学性质，可以选择活性炭吸附除铊。高锰酸钾与粉末活性炭联用时具有协同作用，能显著地提高混凝效果，有效的去除微量有机物，同时也能大幅度降低三氯甲烷生成势，此外活性炭具有还原性，能还原过量的高锰酸钾，可保证系统稳定运行。

(3)混凝沉淀阶段

向经过前面两个步骤处理后的原水中添加2～3mg/L聚合氯化铝铁，絮凝反应后形成结合有氢氧化铊和吸附了铊离子的新生态水合二氧化锰的较大颗粒以及吸附了铊的活性炭颗粒，在絮凝沉淀过程中，可与聚合氯化铝铁形成的絮体颗粒共沉淀而去除，最终通过沉淀池排泥而彻底去除。根据水厂运行工艺和实际运行情况，沉淀时间以20～55min为佳，沉淀时间过短沉淀不完全，沉淀时间过长，则会影响水厂生产能力。

（4）过滤阶段

通过炭砂滤池进一步净化水中残留的铊及颗粒物，强化固液分离效果，保证出水中总铊含量在国标以下。滤池上层为活性炭，下层为石英砂，活性炭层可以通过物理吸附和化学吸附等吸附铊离子，同时预氧化阶段形成的水合二氧化锰会附着在石英砂上，进一步形成锰砂，锰砂对铊离子也具有一定的吸附作用，可以强化铊的去除。

实施例1

一种原水突发性铊污染应急处理系统，包括依次管路连接的取水头部1、进水井3、预曝气处理池4、配水井5、絮凝沉淀池（由絮凝池6和斜管沉淀池7组成）和炭砂滤池8，取水头部1和进水井3之间设有取水泵站2。所述进水井3、预曝气处理池4和配水井5合建；在取水头部1与取水泵站2之间设置氧化剂投加口10，在配水井5与絮凝沉淀池之间设有混凝剂投加口13，进水井3处设有碱性物质投加口11，预处理曝气池4处设有粉末活性炭投加口12。所述炭砂滤池上层为活性炭层，下层为石英砂层，活性炭层厚500mm，石英砂层厚800mm。

原水突发性铊污染的应急处理方法，包括如下步骤：

(1)预氧化，在取水头部管路处的氧化剂投加口添加高锰酸钾，投加量为1mg/L，利用泵与管网的助混合作用使高锰酸钾与原水充分混合，反应30min；

(2)强化处理，在进水井处投加氢氧化钠调节原水pH值至8.5，同时每升水投加粉末活性炭10mg，利用预处理曝气池的水力混合作用使粉末活性炭混合均匀，吸附反应时间40min；

(3)混凝沉淀阶段，在絮凝池前投加聚合氯化铝铁，投量为3mg/L，水力搅拌反应约10min后，经沉淀池沉淀35min；

(4)过滤阶段，原水再经炭砂滤池过滤，进一步去除水中残留的铊，处理后的水流入清水池9。

铊去除效果检验：原水的含铊量为0.247μg/L，经本实施例方法处理后，铊含量降低至0.042μg/L，达到生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)。

实施例2

(1)预氧化，在取水头部管路处的氧化剂投加口添加高锰酸钾，投加量为1.2mg/L，利用泵与管网的助混合作用使高锰酸钾与原水充分混合，反应30min。

(2)强化处理，在进水井处投加氢氧化钠调节原水pH至8.5，同时每升水投加粉末活性炭30mg，利用预处理曝气池的水力混合作用使粉末活性炭混合均匀，吸附反应时间40min；

(3)混凝沉淀阶段，在絮凝反应池前投加聚合氯化铝铁，投量为3mg/L，水力搅拌反应约10min后，经沉淀池沉淀35min；

(4)过滤阶段，原水再经炭砂滤池过滤，进一步去除水中残留的铊。

铊去除效果检验：原水的含铊量为0.341μg/L，经本实施例方法处理后，铊含量降低至0.035μg/L，达到生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)。

实施例3

(1)预氧化，在取水头部管路处的氧化剂投加口往原水中添加高锰酸钾，投加量为1mg/L，利用泵与管网的助混合作用使高锰酸钾与原水充分混合，反应30min。

(2)强化处理，在进水井处投加氢氧化钠调节原水pH至9，同时每升水投加粉末活性炭20mg，利用预处理曝气池的水力混合作用使粉末活性炭混合均匀，吸附反应时间40min；

铊去除效果检验：原水的含铊量为0.432μg/L，经本实施例方法处理后，铊含量降低至0.064μg/L，达到生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)。

实施例4

往实验原水中投加铊元素，在中试试验条件下，按下述依次进行的步骤处理：

(1)预氧化，往实验原水中投加高锰酸钾，投加量为1.2mg/L，设置搅拌速度100r/min，使高锰酸钾与原水充分混合，反应30min。

(2)强化处理，投加氢氧化钠调节原水pH至9，再往每升水投加粉末活性炭30mg，设置搅拌速度60r/min，吸附反应时间40min；

(3)混凝沉淀阶段，投加3mg/L的聚合氯化铝铁，以184r/min快速搅拌1.5min，108r/min搅拌3.6min，41r/min慢速搅拌5min，再沉淀35min；

(4)过滤阶段，沉淀后清水再经炭砂滤料过滤，进一步去除水中残留的铊。

铊去除效果检验：原水的含铊量为1.24μg/L，经本实施例方法处理后，铊含量降低至0.068μg/L，达到生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)。

实施例5

铊去除效果检验：原水的含铊量为2.537μg/L，经本实施例方法处理后，铊含量降低至0.084μg/L，达到生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)。

对比实验1

(2)混凝沉淀阶段，在絮凝反应池前投加聚合氯化铝铁，投量为3mg/L，水力搅拌反应约10min后，经沉淀池沉淀35min；

(3)过滤阶段，原水再经炭砂滤池过滤，进一步去除水中残留的铊。

铊去除效果检验：处理前原水的Tl含量为0.241μg/L，经本对比实验1方法处理后，铊含量降至0.123μg/L。

对比试验2

(1)吸附阶段，每升水投加粉末活性炭30mg，利用预处理曝气池的水力混合作用使粉末活性炭混合均匀，吸附反应时间40min

铊去除效果检验：原水的含铊量为0.303μg/L，经本对比试验2方法处理后，铊含量降低至0.185μg/L。

可见，单独采用高锰酸钾或粉末活性炭对原水进行处理，均难以有效的去除原水中的铊。

将原水pH值调节至碱性，能大幅度提高铊的去除率。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均视作为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种原水突发性铊污染应急处理系统，其特征在于，包括依次由管路连接的取水头部、进水井、预曝气处理池、配水井、絮凝沉淀池和炭砂滤池，取水头部和进水井之间设有取水泵站。

2.根据权利要求1所述的应急处理系统，其特征在于，所述进水井、预曝气处理池和配水井合建；在取水头部与取水泵站之间设置氧化剂投加口，在配水井与絮凝沉淀池之间设有混凝剂投加口，进水井处设有碱性物质投加口，预处理曝气池处设有粉末活性炭投加口。

3.根据权利要求1或2所述的应急处理系统，其特征在于，所述炭砂滤池上层为活性炭层，下层为石英砂层，活性炭层厚500mm，石英砂层厚800mm。