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一種原水突發(fā)性鉈污染應(yīng)急處理系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):4884841閱讀:224來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種原水突發(fā)性鉈污染應(yīng)急處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種原水應(yīng)急處理系統(tǒng),尤其涉及一種強(qiáng)化常規(guī)給水工藝的去除原水中鉈的系統(tǒng)。
背景技術(shù)
水是生命之源,隨著工業(yè)化程度的不斷提高和人類改造自然能力的不斷增強(qiáng),近年來(lái),河流、湖泊、水庫(kù)、港灣等的污染日趨嚴(yán)重,我國(guó)突發(fā)性水源事故也頻繁發(fā)生。2010年10月28,韶關(guān)冶煉廠違規(guī)排污,致使北江中上游河段出現(xiàn)鉈超標(biāo),對(duì)清遠(yuǎn)、廣州、佛山等地供水造成了影響,突發(fā)性水源污染事故如得不到及時(shí)處理,將嚴(yán)重威脅城市居民健康,造成重大經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響。鉈是一種典型的分散元素,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、化工、材料等領(lǐng)域。鉈可以通過(guò)飲水、食物、呼吸或皮膚接觸等方式進(jìn)入人體,并在體內(nèi)富集,其對(duì)哺乳動(dòng)物的毒性遠(yuǎn)大于汞,鉛,砷等,人的致死量?jī)H為10 15mg/kg。鑒于鉈可在動(dòng)植物體內(nèi)的蓄積,并產(chǎn)生毒害作用,同時(shí)鉈也是WHO重點(diǎn)限制清單中主要危險(xiǎn)廢物之一,鉈已被我國(guó)列為優(yōu)先控制的污染物名單。自然界中鉈廣泛分布于各種水體中,而其含量普遍很低,而鉈在礦坑廢水和冶煉工業(yè)廢水高度集中。鉈在水體中主要以一價(jià)存在,只有在極強(qiáng)的氧化條件下三價(jià)鉈才存在。目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于飲用水中去除鉈污染的研究較少,美國(guó)環(huán)保署推薦了兩種防治方法:活性鋁凈化法和 離子交換法,但是這兩種方法均會(huì)大大增加水廠的制水成本。陸少鳴等人通過(guò)小試裝置采用預(yù)處理、混凝沉淀、柱狀活性炭過(guò)濾對(duì)配制的含鉈原水進(jìn)行了處理,取得了較好的效果,但是該法需要將水廠的砂濾池改造為柱狀活性炭濾池,改造周期長(zhǎng),不適用于常規(guī)水廠的應(yīng)急處理。對(duì)于已經(jīng)被鉈污染的原水,主要的處理措施有:利用鉈易被“海綿吸附體”吸附的性質(zhì),在被污染水體中加入吸附劑,降低鉈的活動(dòng)速率并使其沉淀;向被污染的水體中投加氧化劑和堿性物質(zhì)(如石灰等),使鉈在低溫、氧化和堿性條件下,從一價(jià)向三價(jià)轉(zhuǎn)化,并形成沉淀而從水中除去。國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)為0.1 u g/L,常規(guī)給水處理工藝對(duì)鉈的去除率很低,無(wú)法保證安全供水。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于,針對(duì)水廠現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種原水突發(fā)性鉈污染應(yīng)急處理系統(tǒng)。本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種原水突發(fā)性鉈污染應(yīng)急處理方法。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種原水突發(fā)性鉈污染應(yīng)急處理系統(tǒng),包括依次管路連接的取水頭部、進(jìn)水井、預(yù)曝氣處理池、配水井、絮凝沉淀池和炭砂濾池,取水頭部和進(jìn)水井之間設(shè)有取水泵站。優(yōu)選地,所述進(jìn)水井、預(yù)曝氣處理池和配水井合建;在取水頭部與取水泵站之間設(shè)置氧化劑投加口,在配水井與絮凝沉淀池之間設(shè)有混凝劑投加口,進(jìn)水井處設(shè)有堿性物質(zhì)投加口,預(yù)處理曝氣池處設(shè)有粉末活性炭投加口。[0010]優(yōu)選地,所述炭砂濾池上層為活性炭層,下層為石英砂層,活性炭層厚500mm,石英砂層厚800mm。一種原水突發(fā)性鉈污染應(yīng)急處理方法,包括如下步驟:(I)在取水頭部的原水中添加強(qiáng)氧化劑,進(jìn)行氧化處理;(2)取水頭部的原水流入進(jìn)水井,添加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)原水pH值至堿性;(3)調(diào)至堿性的原水流入預(yù)曝氣處理池,向預(yù)曝氣處理池中添加粉末活性炭,進(jìn)行吸附處理; (4)吸附處理后的水流入配水井,在配水井中加入聚合氯化鋁鐵,然后流入絮凝沉淀池(由絮凝池和斜管沉淀池組成),在絮凝池沉淀反應(yīng)形成絮體顆粒,通過(guò)斜管沉淀池使絮體顆粒沉降,從而使污染物去除;(5)再經(jīng)過(guò)炭砂濾池過(guò)濾進(jìn)一步去除水中剩余的鉈。優(yōu)選地,步驟(I)中所述氧化劑為高錳酸鉀。優(yōu)選地,所述高錳酸鉀投加量為0.5 1.5mg/L,氧化處理時(shí)間為30min。優(yōu)選地,步驟(2)中用氫氧化|丐、氫氧化鈉或純堿調(diào)節(jié)pH值為8.5 9.5。優(yōu)選地,所述步驟(3)中所述粉末活性炭投加量為10 30mg/L,所述吸附處理時(shí)間為40min。優(yōu)選地,步驟(4)中所述聚合氯化鋁鐵投加量為2 3mg/L,以Al2O3計(jì),攪拌反應(yīng)5 15min0優(yōu)選地,步驟(4)中沉淀時(shí)間為20 55min。優(yōu)選地,步驟(5)中所述炭砂濾池反沖洗周期為24h,氣水聯(lián)合反沖洗的氣沖強(qiáng)度為15L/ (s m2),水沖強(qiáng)度為12L/ (s m2),氣水聯(lián)合反沖洗時(shí)間為4 6min。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:( I)應(yīng)用本實(shí)用新型方法能夠有效的去除原水中的鉈,將原水pH值調(diào)節(jié)至堿性,能大幅度提高鉈的去除率,使處理后水中鉈濃度降至0.1 u g/L以下,到符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)的飲用水。(2)本實(shí)用新型采用的高錳酸鉀與活性炭聯(lián)用技術(shù)能有效降低原水中的有機(jī)物,大幅度減少三氯甲烷生成勢(shì),能提高水廠出水水質(zhì)。(3)本實(shí)用新型還能很方便的與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合,在基本不改變?cè)袃羲に嚵鞒痰幕A(chǔ)上,高效的去除鉈,保證飲用水供水安全。方法簡(jiǎn)單易行,運(yùn)行費(fèi)用低。

圖1為本實(shí)用新型處理方法的流程圖;圖2為本實(shí)用新型處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖做詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)圖1,本實(shí)用新型強(qiáng)化常規(guī)給水處理工藝去除原水中鉈污染的方法為高錳酸鉀預(yù)氧化,調(diào)節(jié)PH值,粉末活性炭吸附,聚合氯化鋁鐵混凝沉淀,炭砂濾池過(guò)濾的方法去除水中的鉈,具體包括幾個(gè)步驟:[0032](I)預(yù)氧化階段:向原水中投加高錳酸鉀,使其充分反應(yīng)30min,然后向水中投加堿性物質(zhì)將原水PH值調(diào)節(jié)至堿性,優(yōu)選pH值為8.5 9.5。通過(guò)高錳酸鉀的氧化作用將水中的正一價(jià)鉈離子氧化為正三價(jià)的鉈離子,進(jìn)而與水中的0H_離子結(jié)合形成氫氧化鉈沉淀,而高錳酸鉀被還原后生成的新生態(tài)水合二氧化錳又具有吸附性,能吸附水中的一價(jià)鉈
離子。反應(yīng)方程為:.371 + 2Mn()4 T 5H2O + H 37/(^/7), i 十2 MnOH:)MnO2 (H+) +Tl+ ^ MnO2 (Tl+) +H+(2)強(qiáng)化處理階段:單純的高錳酸鉀預(yù)氧化階段還尚不能將原水中鉈去除達(dá)標(biāo),需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步處理,根據(jù)鉈的化學(xué)性質(zhì),可以選擇活性炭吸附除鉈。高錳酸鉀與粉末活性炭聯(lián)用時(shí)具有協(xié)同作用,能顯著地提高混凝效果,有效的去除微量有機(jī)物,同時(shí)也能大幅度降低三氯甲烷生成勢(shì),此外活性炭具有還原性,能還原過(guò)量的高錳酸鉀,可保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。(3)混凝沉淀階段向經(jīng)過(guò)前面兩個(gè)步驟處理后的原水中添加2 3mg/L聚合氯化招鐵,絮凝反應(yīng)后形成結(jié)合有氫氧化鉈和吸附了鉈離子的新生態(tài)水合二氧化錳的較大顆粒以及吸附了鉈的活性炭顆粒,在絮凝沉淀過(guò)程中,可與聚合氯化鋁鐵形成的絮體顆粒共沉淀而去除,最終通過(guò)沉淀池排泥而徹底去除。根據(jù)水廠運(yùn)行工藝和實(shí)際運(yùn)行情況,沉淀時(shí)間以20 55min為佳,沉淀時(shí)間過(guò)短沉淀不完全,沉淀時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則會(huì)影響水廠生產(chǎn)能力。(4)過(guò)濾階段通過(guò)炭砂濾池進(jìn)一步凈化水中殘留的鉈及顆粒物,強(qiáng)化固液分離效果,保證出水中總鉈含量在國(guó)標(biāo)以下。濾池上層為活性炭,下層為石英砂,活性炭層可以通過(guò)物理吸附和化學(xué)吸附等吸附鉈離子,同·時(shí)預(yù)氧化階段形成的水合二氧化錳會(huì)附著在石英砂上,進(jìn)一步形成錳砂,錳砂對(duì)鉈離子也具有一定的吸附作用,可以強(qiáng)化鉈的去除。實(shí)施例1一種原水突發(fā)性鉈污染應(yīng)急處理系統(tǒng),包括依次管路連接的取水頭部1、進(jìn)水井
3、預(yù)曝氣處理池4、配水井5、絮凝沉淀池(由絮凝池6和斜管沉淀池7組成)和炭砂濾池8,取水頭部I和進(jìn)水井3之間設(shè)有取水泵站2。所述進(jìn)水井3、預(yù)曝氣處理池4和配水井5合建;在取水頭部I與取水泵站2之間設(shè)置氧化劑投加口 10,在配水井5與絮凝沉淀池之間設(shè)有混凝劑投加口 13,進(jìn)水井3處設(shè)有堿性物質(zhì)投加口 11,預(yù)處理曝氣池4處設(shè)有粉末活性炭投加口 12。所述炭砂濾池上層為活性炭層,下層為石英砂層,活性炭層厚500mm,石英砂層厚800mm。原水突發(fā)性鉈污染的應(yīng)急處理方法,包括如下步驟:(I)預(yù)氧化,在取水頭部管路處的氧化劑投加口添加高錳酸鉀,投加量為lmg/L,利用泵與管網(wǎng)的助混合作用使高錳酸鉀與原水充分混合,反應(yīng)30min ;(2)強(qiáng)化處理,在進(jìn)水井處投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)原水pH值至8.5,同時(shí)每升水投加粉末活性炭10mg,利用預(yù)處理曝氣池的水力混合作用使粉末活性炭混合均勻,吸附反應(yīng)時(shí)間40min ;(3)混凝沉淀階段,在絮凝池前投加聚合氯化鋁鐵,投量為3mg/L,水力攪拌反應(yīng)約IOmin后,經(jīng)沉淀池沉淀35min ;(4)過(guò)濾階段,原水再經(jīng)炭砂濾池過(guò)濾,進(jìn)一步去除水中殘留的鉈,處理后的水流入清水池9。鉈去除效果檢驗(yàn):原水的含鉈量為0.247 u g/L,經(jīng)本實(shí)施例方法處理后,鉈含量降低至0.042 u g/L,達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。實(shí)施例2(I)預(yù)氧化,在取水頭部管路處的氧化劑投加口添加高錳酸鉀,投加量為1.2mg/L,利用泵與管網(wǎng)的助混合作用使高錳酸鉀與原水充分混合,反應(yīng)30min。(2)強(qiáng)化處理,在進(jìn)水井處投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)原水pH至8.5,同時(shí)每升水投加粉末活性炭30mg,利用預(yù)處理曝氣池的水力混合作用使粉末活性炭混合均勻,吸附反應(yīng)時(shí)間40min ;(3)混凝 沉淀階段,在絮凝反應(yīng)池前投加聚合氯化鋁鐵,投量為3mg/L,水力攪拌反應(yīng)約IOmin后,經(jīng)沉淀池沉淀35min ;(4)過(guò)濾階段,原水再經(jīng)炭砂濾池過(guò)濾,進(jìn)一步去除水中殘留的鉈。鉈去除效果檢驗(yàn):原水的含鉈量為0.341 U g/L,經(jīng)本實(shí)施例方法處理后,鉈含量降低至0.035 u g/L,達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。實(shí)施例3(I)預(yù)氧化,在取水頭部管路處的氧化劑投加口往原水中添加高錳酸鉀,投加量為lmg/L,利用泵與管網(wǎng)的助混合作用使高錳酸鉀與原水充分混合,反應(yīng)30min。(2)強(qiáng)化處理,在進(jìn)水井處投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)原水pH至9,同時(shí)每升水投加粉末活性炭20mg,利用預(yù)處理曝氣池的水力混合作用使粉末活性炭混合均勻,吸附反應(yīng)時(shí)間40min ;(3)混凝沉淀階段,在絮凝反應(yīng)池前投加聚合氯化鋁鐵,投量為3mg/L,水力攪拌反應(yīng)約IOmin后,經(jīng)沉淀池沉淀35min ;(4)過(guò)濾階段,原水再經(jīng)炭砂濾池過(guò)濾,進(jìn)一步去除水中殘留的鉈。鉈去除效果檢驗(yàn):原水的含鉈量為0.432 u g/L,經(jīng)本實(shí)施例方法處理后,鉈含量降低至0.064 u g/L,達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。實(shí)施例4往實(shí)驗(yàn)原水中投加鉈元素,在中試試驗(yàn)條件下,按下述依次進(jìn)行的步驟處理:(I)預(yù)氧化,往實(shí)驗(yàn)原水中投加高錳酸鉀,投加量為1.2mg/L,設(shè)置攪拌速度IOOr/min,使高猛酸鉀與原水充分混合,反應(yīng)30min。(2)強(qiáng)化處理,投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)原水pH至9,再往每升水投加粉末活性炭30mg,設(shè)置攪拌速度60r/min,吸附反應(yīng)時(shí)間40min ;(3)混凝沉淀階段,投加3mg/L的聚合氯化招鐵,以184r/min快速攪拌1.5min,108r/min 攬拌 3.6min, 41r/min 慢速攬拌 5min,再沉淀 35min ;(4)過(guò)濾階段,沉淀后清水再經(jīng)炭砂濾料過(guò)濾,進(jìn)一步去除水中殘留的鉈。鉈去除效果檢驗(yàn):原水的含鉈量為1.24 U g/L,經(jīng)本實(shí)施例方法處理后,鉈含量降低至0.068 u g/L,達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。實(shí)施例5[0068]往實(shí)驗(yàn)原水中投加鉈元素,在中試試驗(yàn)條件下,按下述依次進(jìn)行的步驟處理:(I)預(yù)氧化,往實(shí)驗(yàn)原水中投加高錳酸鉀,投加量為1.2mg/L,設(shè)置攪拌速度IOOr/min,使高猛酸鉀與原水充分混合,反應(yīng)30min。(2)強(qiáng)化處理,投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)原水pH至9,再往每升水投加粉末活性炭30mg,設(shè)置攪拌速度60r/min,吸附反應(yīng)時(shí)間40min ;(3)混凝沉淀階段,投加3mg/L的聚合氯化招鐵,以184r/min快速攪拌1.5min,108r/min 攬拌 3.6min, 41r/min 慢速攬拌 5min,再沉淀 35min ;(4)過(guò)濾階段,沉淀后清水再經(jīng)炭砂濾料過(guò)濾,進(jìn)一步去除水中殘留的鉈。鉈去除效果檢驗(yàn):原水的含鉈量為2.537 U g/L,經(jīng)本實(shí)施例方法處理后,鉈含量降低至0.084 u g/L,達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)I(I)預(yù)氧化,在取水頭部管路處的氧化劑投加口往原水中添加高錳酸鉀,投加量為lmg/L,利用泵與管網(wǎng)的助混合作用使高錳酸鉀與原水充分混合,反應(yīng)30min。(2)混凝沉淀階段,在絮凝反應(yīng)池前投加聚合氯化鋁鐵,投量為3mg/L,水力攪拌反應(yīng)約IOmin后,經(jīng)沉淀池沉淀35min ;(3)過(guò)濾階段,原水再經(jīng)炭砂濾池過(guò)濾,進(jìn)一步去除水中殘留的鉈。鉈去除效果檢驗(yàn):處理前原水的Il含量為0.241 U g/L,經(jīng)本對(duì)比實(shí)驗(yàn)I方法處理后,鉈含量降至0.123 ii ·g/L。對(duì)比試驗(yàn)2(I)吸附階段,每升水投加粉末活性炭30mg,利用預(yù)處理曝氣池的水力混合作用使粉末活性炭混合均勻,吸附反應(yīng)時(shí)間40min(2)混凝沉淀階段,在絮凝反應(yīng)池前投加聚合氯化鋁鐵,投量為3mg/L,水力攪拌反應(yīng)約IOmin后,經(jīng)沉淀池沉淀35min ;(3)過(guò)濾階段,原水再經(jīng)炭砂濾池過(guò)濾,進(jìn)一步去除水中殘留的鉈。鉈去除效果檢驗(yàn):原水的含鉈量為0.303 U g/L,經(jīng)本對(duì)比試驗(yàn)2方法處理后,鉈含量降低至0.185 ii g/L??梢?jiàn),單獨(dú)采用高錳酸鉀或粉末活性炭對(duì)原水進(jìn)行處理,均難以有效的去除原水中的鉈。將原水pH值調(diào)節(jié)至堿性,能大幅度提高鉈的去除率。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式,但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制,其它的未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化,均視作為等效的置換方式,都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種原水突發(fā)性鉈污染應(yīng)急處理系統(tǒng),其特征在于,包括依次由管路連接的取水頭部、進(jìn)水井、預(yù)曝氣處理池、配水井、絮凝沉淀池和炭砂濾池,取水頭部和進(jìn)水井之間設(shè)有取水泵站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急處理系統(tǒng) ,其特征在于,所述進(jìn)水井、預(yù)曝氣處理池和配水井合建;在取水頭部與取水泵站之間設(shè)置氧化劑投加口,在配水井與絮凝沉淀池之間設(shè)有混凝劑投加口,進(jìn)水井處設(shè)有堿性物質(zhì)投加口,預(yù)處理曝氣池處設(shè)有粉末活性炭投加口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)急處理系統(tǒng),其特征在于,所述炭砂濾池上層為活性炭層,下層為石英砂層,活性炭層厚500mm,石英砂層厚800mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種原水突發(fā)性鉈污染應(yīng)急處理系統(tǒng),包括依次管路連接的取水頭部、進(jìn)水井、預(yù)曝氣處理池、配水井、絮凝沉淀池和炭砂濾池,取水頭部和進(jìn)水井之間設(shè)有取水泵站;處理方法包括如下步驟(1)在原水中添加強(qiáng)氧化劑,進(jìn)行氧化處理;(2)再調(diào)節(jié)原水pH值至堿性;(3)堿性的原水流入預(yù)曝氣處理池,并添加粉末活性炭,進(jìn)行吸附處理;(4)吸附處理后的水流入配水井中,加入聚合氯化鋁鐵,然后流入絮凝沉淀池,并進(jìn)一步沉降去除污染物;(5)再經(jīng)過(guò)炭砂濾池過(guò)濾進(jìn)一步去除水中剩余的鉈。本實(shí)用新型能有效去除原水中的鉈,并使處理后出水中鉈的濃度降低到0.1μg/L以下;且運(yùn)行費(fèi)用低。
文檔編號(hào)C02F9/04GK203112625SQ201320064068
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者周勤, 凌亮, 蔡展航, 蘇彩燕, 李麗娟 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)
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