一种利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法.pdf

一种利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法，它涉及一种水处理的方法。本发明解决了现有液氯作为氧化剂和消毒剂在预氧化和消毒工艺中氧化能力弱；受pH影响大；在反应过程中易发生取代反应，产生有毒、有害氯代副产物的问题。方法：1.向装有多相催化剂的预氧化反应池中加入液氯，进行预氧化处理；2.进行混凝、沉淀处理；3.进行过滤处理；4.向装有多相催化剂的消毒反应池中加入液氯，进行消毒处理，即完成水处理。本发明将多相催化剂应用到液氯氧化消毒工艺，可以提高液氯氧化消毒能力并扩大其应用pH范围；该工艺抑制了氧化消毒过程中取代反应发生，减少有毒、有害氯代副产物的生成，为液氯预氧化和消毒提供了更广阔的应用前景。

1、  一种利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法，其特征在于利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法按以下步骤进行：一、预氧化处理：向装有多相催化剂的预氧化反应池中加入待处理水和液氯，进行预氧化处理；二、混凝、沉淀处理：将处理后的水输入至混凝池，加入混凝剂后进行混凝、沉淀处理；三、过滤处理：将沉淀后的水输入至装有生物活性炭的滤池进行过滤处理；四、消毒处理：将过滤处理后的水输入至装有多相催化剂的消毒反应池，同时加入液氯进行消毒处理，即完成水处理。其中步骤一和步骤四中的多相催化剂为人造沸石、天然沸石、阴离子交换树脂、铁金属氧化物、氧化铝中的一种或几种的混合物，多相催化剂的布置形式为悬浮式、固定床式和反应墙式，布置为悬浮式的多相催化剂在水中投加量为0.1～10g/L，布置为固定床式多相催化剂厚为0.3～1.0m，布置为反应墙式多相催化剂厚为0.2～1.0m；步骤一和步骤四中液氯在预氧化和消毒中所用的质量浓度为0.5～5.0mg/L。

2、  根据权利要求1所述的一种利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法，其特征在于人造沸石为ZSM-5沸石、3A沸石、4A沸石、5A沸石、10X沸石、13X沸石、钠Y沸石、钙Y沸石、β沸石中的一种或几种的混合物。

3、  根据权利要求1或2所述的一种利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法，其特征在于天然沸石为方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石中的一种或几种的混合物。

4、  根据权利要求3所述的一种利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法，其特征在于铁金属氧化物为羟基氧化铁、三氧化二铁、四氧化三铁、参杂铁金属氧化物中的一种或几种的混合物。

5、  根据权利要求1、2或4所述的一种利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法，其特征在于步骤一中预氧化反应时间为0.5～60分钟。

6、  根据权利要求5所述的一种利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法，其特征在于步骤三中生物活性炭吸附法所使用的生物活性炭为粒径是10～80目的颗粒活性炭。

一种利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法
技术领域
本发明涉及一种水处理的方法。
背景技术
2007年7月我国颁布了新的《生活饮用水标准》(GB5749-2006)，新标准的颁布，给我国饮用水处理领域带来了严峻的挑战。因此，研究开发高效、可行、经济、方便的强化去除水中污染物的技术，保障饮用水的安全性，这是饮用水处理研究者面临的艰巨任务。液氯作为氧化剂和消毒剂在饮用水处理过程中使用最为广泛，具有来源广泛，投加设备简单，价格低廉且可以保证消毒后水中余氯含量等优点，是目前应用历史最久，最为广泛和有效的消毒和预氧化方法。同时液氯作为氧化剂和消毒剂在预氧化和消毒工艺中还具有氧化能力弱，降解有机污染物速度慢；受pH影响大，在中性偏碱性条件下氧化能力更弱；在反应过程中易发生取代反应，产生有毒、有害氯代副产物(如三氯甲烷、氯乙酸等致癌性消毒副产物)的缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有液氯作为氧化剂和消毒剂在预氧化和消毒工艺中氧化能力弱、降解有机污染物速度慢；受pH值影响大，在中性弱碱性条件下氧化能力更弱；在反应过程中易发生取代反应，产生有毒、有害的卤代副产物的问题，而提供了一种利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法。
利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法按以下步骤进行：一、预氧化处理：向装有多相催化剂的预氧化反应池中加入待处理水和液氯，进行预氧化处理；二、混凝、沉淀处理：将处理后的水输入至混凝池，加入混凝剂后进行混凝、沉淀处理；三、过滤处理：将沉淀后的水输入至装有生物活性炭的滤池进行过滤处理；四、消毒处理：将过滤处理后的水输入至装有多相催化剂的消毒反应池，同时加入液氯进行消毒处理，即完成水处理。其中步骤一和步骤四中的多相催化剂为人造沸石、天然沸石、阴离子交换树脂、铁金属氧化物、氧化铝中的一种或几种的混合物，多相催化剂的布置形式为悬浮式、固定床式和反应墙式，布置为悬浮式的多相催化剂在水中投加量为0.1～10g/L，布置为固定床式多相催化剂厚为0.3～1.0m，布置为反应墙式多相催化剂厚为0.2～1.0m；步骤一和步骤四中液氯在预氧化和消毒中所用的质量浓度为0.5～5.0mg/L。
本发明在整个反应过程中两次加入多相催化剂强化液氯对水中有机污染物(各种酚类化合物、农药、药物、消毒剂、表面活性剂、多环芳烃、杂环化合物等)及藻类、嗅味、色度、浊度和重金属去除的氧化效能，扩大液氯氧化的pH值范围，在pH为7.0～9.0环境下液氯的氧化能力降低幅度不超过10％，同时还抑制了氧化过程中取代反应的发生，减少了有毒、有害卤代副产物的生成，为液氯预氧化和消毒提供了更广阔的应用前景。
本发明利用多相催化剂强化液氯氧化对二级出水进行氧化处理，将传统的污水处理工艺与多相催化剂强化液氯氧化技术结合起来，既提高了二级出水中有机物的去除效率，又对出水达到了消毒的目的，而且还减少出水中卤代副产物的生成。
附图说明
图1为按具体实施方式十六的水处理方法处理水中有机物芘的降解曲线图，图1中“▲”为利用多相催化剂强化液氯氧化去除水中有机物芘的降解曲线，“■”为单独液氯氧化去除水中有机物芘的降解曲线。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法按以下步骤进行：一、预氧化处理：向装有多相催化剂的预氧化反应池中加入待处理水和液氯，进行预氧化处理；二、混凝、沉淀处理：将处理后的水输入至混凝池，加入混凝剂后进行混凝、沉淀处理；三、过滤处理：将沉淀后的水输入至装有生物活性炭的滤池进行过滤处理；四、消毒处理：将过滤处理后的水输入至装有多相催化剂的消毒反应池，同时加入液氯进行消毒处理，即完成水处理。其中步骤一和步骤四中的多相催化剂为人造沸石、天然沸石、阴离子交换树脂、铁金属氧化物、氧化铝中的一种或几种的混合物，多相催化剂的布置形式为悬浮式、固定床式和反应墙式，布置为悬浮式的多相催化剂在水中投加量为0.1～10g/L，布置为固定床式多相催化剂厚为0.3～1.0m，布置为反应墙式多相催化剂厚为0.2～1.0m；步骤一和步骤四中液氯在预氧化和消毒中所用的质量浓度为0.5～5.0mg/L。
本实施方式步骤一中多相催化剂的加入将扩大液氯的pH范围，使得本方法可在应用在弱碱性环境中。
本实施方式步骤一中预氧化处理的目的是为了通过预氧化处理去除一部分混凝、沉淀、过滤不能去除的有机物，同时强化混凝处理。
本实施方式步骤二中混凝剂在市场购买；关于混凝、沉淀、过滤的处理方法及参数根据严煦世、范瑾初主编，中国建筑工业出版社出版的《给水工程》第四版。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是人造沸石为ZSM-5沸石、3A沸石、4A沸石、5A沸石、10X沸石、13X沸石、钠Y沸石、钙Y沸石、β沸石中的一种或几种的混合物。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式中人造沸石的组份为两种以上时，各组份按任意比例混合。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是天然沸石为方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石中的一种或几种的混合物。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
本实施方式中天然沸石的组份为两种以上时，各组份按任意比例混合。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是铁金属氧化物为羟基氧化铁、三氧化二铁、四氧化三铁、掺杂铁金属氧化物中的一种或几种的混合物。其它步骤及参数与具体实施方式三相同。
本实施方式中铁金属氧化物的组份为两种以上时，各组份按任意比例混合。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一、二或四不同的是步骤一中预氧化反应时间为0.5～60min。其它步骤及参数与具体实施方式一、二或四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一、二或四不同的是步骤一中预氧化反应时间为5～40min。其它步骤及参数与具体实施方式一、二或四相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一、二或四不同的是步骤一中预氧化反应时间为20min。其它步骤及参数与具体实施方式一、二或四相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是步骤一中液氯在预氧化反应池中的质量浓度为1.5～3.5mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是步骤一中液氯在预氧化反应池中的质量浓度为2mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是步骤一中液氯在预氧化反应池中的质量浓度为3mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十不同的是布置为悬浮式的多相催化剂在水中投加量为5g/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十不同的是布置为固定床式多相催化剂厚为0.5m。其它步骤及参数与具体实施方式一至十相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十不同的是布置为反应墙式多相催化剂厚为0.4m。其它步骤及参数与具体实施方式一至十相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式五、六或七不同的是步骤三中生物活性炭吸附法所使用的生物活性炭为粒径是10～80目的颗粒活性炭。其它步骤及参数与具体实施方式五、六或七相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式五、六或七不同的是步骤三中生物活性炭吸附法所使用的生物活性炭为粒径是50目的颗粒活性炭。其它步骤及参数与具体实施方式五、六或七相同。
本实施方式中颗粒活性炭为市场所售。
本实施方式中颗粒活性炭为生物载体，采用的活性炭生物膜——射流曝气法使颗粒活性炭与沉淀后的水接触后，形成一层生物膜。
具体实施方式十六：本实施方式利用多相催化剂强化液氯氧化消毒的水处理方法按以下步骤进行：一、预氧化处理：向装有多相催化剂的预氧化反应池中加入待处理水和液氯，进行预氧化处理30min；二、混凝、沉淀处理：将处理后的水输入至混凝池，加入混凝剂后进行混凝、沉淀处理；三、过滤处理：将沉淀后的水输入至装有生物活性炭的滤池进行过滤处理；四、消毒处理：将过滤处理后的水输入至装有多相催化剂的消毒反应池，同时加入液氯进行消毒处理，即完成水处理。其中步骤一和步骤四中的多相催化剂为人造沸石，布置形式为悬浮态，投量为2.0g/L；步骤一和步骤四中液氯在预氧化和消毒中所用的质量浓度为2.0mg/L。
采用本实施方式中水处理的方法来降解水中的有机物芘，氧化反应60分钟后，芘的去除率可以达到60％以上，如图1中“▲”所示；在同样条件下采用单独液氯对水中有机物芘进行氧化处理，芘的去除率不到5％，如图1中“■”所示。由此可见，多相催化剂的加入可以大大提高液氯对有机物的氧化降解。
单独液氯氧化消毒工艺和利用多相催化剂强化液氯氧化消毒工艺对含有有机物和藻类的原水进行降解对比试验。在pH为7.0条件下，利用单独液氯氧化降解，处理后水中可以检测到三氯甲烷等致癌物质，说明液氯在氧化降解有机物的过程中发生的是取代反应，会产生有毒、有害的氯代副产物；但是当利用多相催化剂强化液氯氧化降解时，处理后的水中可以检测到的三氯甲烷的浓度非常低，说明多相催化剂的加入可以抑制取代反应的发生，减少有毒、有害氯代副产物的生成。