專利名稱：臭氧與高錳酸鉀聯(lián)用氧化助凝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種給水處理方法。
背景技術(shù)：
由于受污水排放和農(nóng)田徑流等因素的影響，飲用水源污染不斷加重，水體富營養(yǎng)化，藻類過量繁殖，現(xiàn)行的常規(guī)給水處理工藝難以保障飲用水水質(zhì)。預(yù)氯化是常采用的預(yù)氧化方法，可強(qiáng)化藻類的去除，然而，高濃度的氯與水中有機(jī)物作用會產(chǎn)生對人體有害的氯化副產(chǎn)物。雖然管網(wǎng)中的余氯可在一定程度上限制管網(wǎng)中的細(xì)菌生長，但在有機(jī)營養(yǎng)基質(zhì)濃度較高時，細(xì)菌仍會再度繁殖，并附著生長在管壁上形成生物膜，增加水中細(xì)菌總數(shù)，況且有些細(xì)菌危害性更大，從一定程度上影響自來水的微生物安全性。水廠的實際運行結(jié)果也證明了存在這些問題。用預(yù)臭氧化取代預(yù)氯化已經(jīng)被發(fā)達(dá)國家應(yīng)用于水廠中。臭氧預(yù)氧化可用于脫色、除臭、控制氯化消毒副產(chǎn)物、強(qiáng)化去除藻類和藻毒素、助凝和助濾等。大量文獻(xiàn)表明，目前國內(nèi)外對臭氧預(yù)氧化的作用機(jī)理還不很清晰，有人認(rèn)為臭氧預(yù)氧化可提高混凝效果，而有人認(rèn)為臭氧預(yù)氧化不起助凝作用甚至對混凝有副作用。預(yù)臭氧化的效果受很多因素影響，如原水有機(jī)物濃度、硬度、臭氧投量、預(yù)氧化及混凝條件等。臭氧投量是影響預(yù)氧化效果的主要因素，據(jù)報道，臭氧投量較低時，預(yù)氧化助凝效果顯著，但臭氧投量過高，使水中有機(jī)物極性增加，會對混凝有副作用。此外，臭氧化會增加水的可生化性，增加水中有機(jī)營養(yǎng)基質(zhì)的含量，具體表現(xiàn)為水的生物可同化有機(jī)碳(AOC)和可生物降解的溶解性有機(jī)碳(3DOC)濃度升高，影響程度也與原水水質(zhì)、臭氧化條件有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了彌補臭氧單獨氧化的缺點，提高處理效果，從而保障飲用水的水質(zhì)安全，本發(fā)明的方法是在原水中投加臭氧和高錳酸鉀兩種氧化劑，臭氧投加量為0.1～3mg/l，高錳酸鉀的投加量為0.1～1.5mg/l，還可以用高錳酸鉀與以下任意一種或幾種藥劑的混合物作為氧化劑代替單一的高錳酸鉀聚合鋁、硫酸鋁、三氯化鋁、三氯化鐵、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合鐵、活化硅酸、聚硅酸鐵、聚硅酸鋁、沸石、氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鈣、粉末活性炭、氯化鈣、高鐵酸鉀、硫酸鐵、次氯酸鈣、次氯酸鈉、硫酸亞鐵、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、聚丙烯酰胺、非離子有機(jī)高分子、陰離子有機(jī)高分子、陽離子有機(jī)高分子、膨潤土、高嶺土、硅藻土。本發(fā)明在預(yù)臭氧之前或之后投加適量的高錳酸鹽(本發(fā)明中的高錳酸鹽指的是單獨高錳酸鉀或高錳酸鉀與以下任意一種或幾種藥劑的混合物聚合鋁、硫酸鋁、三氯化鋁、三氯化鐵、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合鐵、活化硅酸、聚硅酸鐵、聚硅酸鋁、沸石、氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鈣、粉末活性炭、氯化鈣、高鐵酸鉀、硫酸鐵、次氯酸鈣、次氯酸鈉、硫酸亞鐵、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、聚丙烯酰胺、非離子有機(jī)高分子、陰離子有機(jī)高分子、陽離子有機(jī)高分子、膨潤土、高嶺土、硅藻土)，利用高錳酸鹽來強(qiáng)化或催化臭氧氧化，提高對水中微污染物的去除效果，同時高錳酸鹽本身的助凝作用也可以提高混凝效果。本發(fā)明的優(yōu)點在于臭氧與高錳酸鉀或含有高錳酸鉀的復(fù)合藥劑聯(lián)合預(yù)氧化，兩者之間產(chǎn)生協(xié)同氧化和催化氧化作用，從而提高臭氧的氧化能力，強(qiáng)化對水中微污染物的去除、水中嗅味的去除、強(qiáng)化水中藻類去除、提高助凝效果，兩者聯(lián)用可降低或避免單純投加臭氧產(chǎn)生的副作用，提高綜合除污染效率，保障飲用水水質(zhì)安全。高錳酸鹽在反應(yīng)過程中形成的中間態(tài)的錳和新生態(tài)的錳氧化物對臭氧氧化具有催化作用，能夠強(qiáng)化臭氧的除污染效果。本發(fā)明與單獨臭氧化相比，對藻類、有機(jī)物、氮類、消毒副產(chǎn)物前質(zhì)等污染物的去除率都分別可以提高10％以上。用臭氧和高錳酸鹽復(fù)合預(yù)氧化強(qiáng)化混凝，后續(xù)投加混凝劑進(jìn)行混凝，各種不同類型的混凝劑均有明顯的助凝作用。高錳酸鹽的投加不需要增加很多構(gòu)筑物和設(shè)備，對新建水廠和現(xiàn)有水廠的改造都是簡單易行的。本發(fā)明能夠節(jié)省混凝劑以及臭氧的投加量，不但可以降低制水成本，而且可避免由于臭氧過量投加產(chǎn)生的副作用，在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都是可行的，具有良好的推廣應(yīng)用價值。
具體實施例方式
一針對本發(fā)明進(jìn)行了實驗室階段的小試研究試驗采用六聯(lián)攪拌器進(jìn)行研究，臭氧投加量在0.1～3mg/l，高錳酸鉀投加量在0.1～1.5mg/l。兩者之間的劑量比是通過大量試驗驗證所得，在本實施方式中兩種氧化劑同時投加到原水中。試驗結(jié)果表明，兩種氧化劑之間的聯(lián)用可以達(dá)到良好的處理效果，對有機(jī)物的去除率可以提高10～20％，濁度可以降低到1NTU左右。
具體實施例方式
二本實施方式與具體實施方式
一的不同之處在于，高錳酸鉀在投加臭氧之后的5分鐘時投加，其它與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
三本實施方式與具體實施方式
一的不同之處在于，臭氧在投加高錳酸鉀之后的3分鐘投加，其它與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
四本實施方式根據(jù)生產(chǎn)性試驗研究結(jié)果。一種氧化劑為高錳酸鉀與以下任意一種或幾種藥劑的混合物作為氧化劑聚合鋁、硫酸鋁、三氯化鋁、三氯化鐵、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合鐵、活化硅酸、聚硅酸鐵、聚硅酸鋁、沸石、氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鈣、粉末活性炭、氯化鈣、高鐵酸鉀、硫酸鐵、次氯酸鈣、次氯酸鈉、硫酸亞鐵、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、聚丙烯酰胺、非離子有機(jī)高分子、陰離子有機(jī)高分子、陽離子有機(jī)高分子、膨潤土、高嶺土、硅藻土，高錳酸鹽選擇投加在了臭氧氧化之后。即經(jīng)過臭氧氧化后的出水再投加前述氧化劑進(jìn)行強(qiáng)化氧化和協(xié)同氧化，氧化時間為1min，然后投加混凝劑聚合氯化鋁。
對濁度的去除結(jié)果表明，隨著高錳酸鹽投量的增加，沉后水濁度也逐漸降低。到高錳酸鹽投加量達(dá)到0.6mg/l時，去除效果最好，出水濁度保持在1.0NTU左右。臭氧投量在0.8～1.0mg/l時，出水濁度最低。從1.0mg/l之后再增加臭氧的量，卻隨著投量的增加出水效果逐漸變差。
對有機(jī)物的去除結(jié)果表明，在預(yù)氧化后和沉后水階段，它們的處理效果相差不大，但在濾后水階段，高錳酸鹽的投加可以將有機(jī)物的去除率提高10％左右。臭氧投加量的變化并沒有使CODMn的去除呈現(xiàn)有規(guī)律性的變化，反而是在0.5mg/L時達(dá)到最佳的去除率，可以達(dá)50％。
對藻類的觀測結(jié)果表明，對于不同處理情況而言，在預(yù)氧化階段，隨著高錳酸鹽投加量的增加，去除率也逐漸升高，可以由單純的預(yù)臭氧的20％升高到兩者聯(lián)用的50％左右。之后在不同的處理階段，也能提高10％左右。
在預(yù)氧化出水階段，不同處理情況下都表現(xiàn)出氨氮增加的趨勢，而單獨預(yù)臭氧增加的趨勢較為明顯，到了沉后水階段，預(yù)臭氧仍然繼續(xù)增加，而投加高錳酸鹽的情況氨氮卻呈下降趨勢。到濾后階段，都有明顯的下降，去除率可達(dá)到20～30％。這表明高錳酸鹽的投加可以提高氨氮的去除率，而單獨臭氧化卻不能達(dá)到這一效果。
預(yù)氧化后，亞硝酸鹽的去除率非常高，單獨預(yù)臭氧可以達(dá)到50％左右的去除率，而投加高錳酸鹽后，去除率都有所升高，分別可以進(jìn)一步提高10～20％。
生產(chǎn)運行和實驗結(jié)果均得出如下主要結(jié)論高錳酸鹽預(yù)氧化和臭氧的聯(lián)合使用可以在不同方面提高處理水水質(zhì)，不同處理指標(biāo)都可以分別提高10％以上；在一定的臭氧投加量條件下，較高的高錳酸鹽投加量可以達(dá)到較好的處理效果；高錳酸鹽投加量不變，改變臭氧的投量，結(jié)果并不是隨著臭氧投加量越高，處理結(jié)果越好，反而是較低的臭氧投加量較好；在投加高錳酸鹽的情況下，臭氧投加量控制在0.5～1.0mg/l時可以達(dá)到較好的處理效果，而高錳酸鹽的投加量可以在0.2～0.6mg/l范圍內(nèi)變化；高錳酸鹽的投加可以節(jié)省混凝劑和臭氧的投加量，從而節(jié)省了制水成本，綜合考慮，投加高錳酸鹽可以至少節(jié)省成本1分/立方水。
權(quán)利要求
1.一種臭氧與高錳酸鉀聯(lián)用氧化助凝方法，其特征在于在原水中投加臭氧和高錳酸鉀兩種氧化劑，臭氧投加量為0.1～3mg/l，高錳酸鉀的投加量為0.1～1.5mg/l。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧與高錳酸鉀聯(lián)用氧化助凝方法，其特征在于臭氧投加量為0.5～1.0mg/l，高錳酸鉀的投加量為0.2～0.6mg/l。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧與高錳酸鉀聯(lián)用氧化助凝方法，其特征在于用高錳酸鉀與以下任意一種或幾種藥劑的混合物作為氧化劑代替單一的高錳酸鉀聚合鋁、硫酸鋁、三氯化鋁、三氯化鐵、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合鐵、活化硅酸、聚硅酸鐵、聚硅酸鋁、沸石、氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鈣、粉末活性炭、氯化鈣、高鐵酸鉀、硫酸鐵、次氯酸鈣、次氯酸鈉、硫酸亞鐵、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、聚丙烯酰胺、非離子有機(jī)高分子、陰離子有機(jī)高分子、陽離子有機(jī)高分子、膨潤土、高嶺土、硅藻土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的臭氧與高錳酸鉀聯(lián)用氧化助凝方法，其特征在于先投加臭氧，然后投加另一種氧化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的臭氧與高錳酸鉀聯(lián)用氧化助凝方法，其特征在于先投加高錳酸鉀或高錳酸鉀與藥劑的混合物的氧化劑，然后投加臭氧。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的臭氧與高錳酸鉀聯(lián)用氧化助凝方法，其特征在于兩種氧化劑的投加時間差在5分鐘之內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的臭氧與高錳酸鉀聯(lián)用氧化助凝方法，其特征在于兩種氧化劑同時投加。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的臭氧與高錳酸鉀聯(lián)用氧化助凝方法，其特征在于在氧化劑投加過程中，或在氧化劑投加之后，向原水中投加混凝劑。
全文摘要
臭氧與高錳酸鉀聯(lián)用氧化助凝方法，它涉及一種給水處理方法。本發(fā)明的方法是在原水中投加臭氧和高錳酸鉀兩種氧化劑，臭氧投加量為0.1～3mg/l，高錳酸鉀的投加量為0.1～1.5mg/l，或者用高錳酸鉀與一種或幾種藥劑的混合物作為氧化劑代替單一的高錳酸鉀，如聚合鋁、硫酸鋁、三氯化鋁、三氯化鐵、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、高嶺土、硅藻土等。本發(fā)明方法中投加高錳酸鹽可以強(qiáng)化和催化臭氧氧化，提高對水中微污染物的去除效果。對藻類、有機(jī)物、氮類、消毒副產(chǎn)物前質(zhì)等污染物的去除率都可以分別提高10％以上。
文檔編號C02F1/52GK1557736SQ20041001351
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)明者馬軍, 張金松, 劉曉飛, 范潔, 馬 軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)