專利名稱：一種氧化還原去除水中溴酸鹽的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明技術(shù)方案涉及水處理技術(shù)，具體涉及一種氧化還原去除水中溴酸鹽 的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水污染導(dǎo)致的飲用水安全性問題嚴(yán)重威脅著人們的身體健康，提高凈水效 能的同時(shí)控制副產(chǎn)物已成為凈水工藝的核心任務(wù)。臭氧化組合工藝因其公認(rèn)的 優(yōu)勢已在許多發(fā)達(dá)國家得到推廣，并開始在我國采用。但隨著臭氧化工藝的使 用，其對飲用水安全性也造成了負(fù)面影響。含溴離子的原水在臭氧化過程中就 會(huì)生成常規(guī)水處理工藝難以去除的溴酸鹽。臭氧化凈水工藝在大幅度削減常規(guī)
污染物和農(nóng)藥等孩i污染物的同時(shí)，也客觀上使溴酸鹽成為影響居民身體健康的 潛在威脅。
溴酸鹽被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)定為2B級(較高致癌可能性)的潛在致癌物， 動(dòng)物試驗(yàn)確認(rèn)其有致癌性，微生物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其有致突變性。美國國家環(huán)境保護(hù) 局(EPA)的研究表明飲用水中溴酸鹽的含量為pg/L級都會(huì)有一定的致癌作用， 攝入3嗎/L的溴酸鹽的致癌風(fēng)險(xiǎn)率為10-5;:攝入5(ig/L的溴酸鹽的致癌風(fēng)險(xiǎn)率 為l(T4。
世界衛(wèi)生組織(WHO)建議控制飲用水中溴酸鹽最大含量為25|ag/L;美國 EPA在第 一 階段飲用水控制法案中規(guī)定飲用水中溴酸鹽的最大容許質(zhì)量濃度 為10昭/L,并將過渡到更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)；我國建設(shè)部2005年2月發(fā)布的《城 市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中給出了 10嗎/L的溴酸鹽最高允許濃度；2007年7月1日 開始在全國范圍內(nèi)實(shí)施的新《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中也規(guī)定在使用臭氧時(shí)， 溴酸鹽的最大限制為10pg/L。
盡管溴酸鹽生成量可以通過工藝優(yōu)化等途徑得到一定程度的控制，但完全 避免是不現(xiàn)實(shí)的。關(guān)于溴酸鹽的去除，國外已經(jīng)開展了不少研究，主要有膜處 理法，離子交換法，生物降解法，活性炭吸附還原法和化學(xué)藥劑還原法。UV 輻射、高能電子束照射等去除溴酸鹽的實(shí)驗(yàn)室研究也有報(bào)道。其中，膜處理法 對溴酸鹽的去除效果好，但處理價(jià)格較高，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一些含高濃度溴酸鹽的廢水需要得到另外的處理；生物降解法對溴酸鹽也有較好的效果，但是需要
較長的時(shí)間；活性炭吸附法則需要定期更換且費(fèi)用較高，操作麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的去除溴酸鹽所采用的方法中，膜處理法對溴酸 鹽的去除效果好，但處理價(jià)格較高，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一些含高濃度溴酸鹽的廢水 需要得到另外的處理；生物降解法對溴酸鹽也有較好的效果，但是需要較長的 時(shí)間；活性炭吸附法則需要定期更換且費(fèi)用較高，操作麻煩這些技術(shù)問題，本 發(fā)明提供了一種氧化還原去除水中溴酸鹽的方法。
采用本發(fā)明一種氧化還原去除水中溴酸鹽的方法本發(fā)明還提供了一種氧 化還原去除水中溴酸鹽的系統(tǒng)。
本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為提供了一種氧化還原去除 水中溴酸鹽的方法，所述氧化還原去除水中溴酸鹽的方法為通過硫酸亞鐵的還 原性去除水中的溴酸鹽。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案所述氧化還原去除水中溴酸鹽的方法具體 包括步驟第一、通過銨鹽和活性炭的硝化作用控制水中的溶解氧；第二、通 過疏酸亞鐵的還原性去除水中的溴酸鹽；第三、通過過濾單元去除水中過量的 鐵離子。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案所述第一步包括子步驟首先、向水中按 照lmgNH4+/4.57mg02(>X NH/計(jì))的比例投加銨鹽；其次、通過生物活性炭控 制水中的溶解氧為1.5-2.5mg/L。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案所述第二步為將10-30 mg/L的所述硫酸 亞鐵溶液在15°C-25°C,偏堿性條件下投加到經(jīng)過所述第一步處理過的水中， 進(jìn)行混合攪拌去除水中的溴酸鹽。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案所述第二步具體為將所述^^酸亞鐵溶液 在20。C， pH值為8的條件下投加到經(jīng)過所述步驟A處理過的水中，混合攪拌 反應(yīng)15 min -20min去除水中的溴酸鹽。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案所述第三步具體為利用生物活性炭的截留 吸附作用去除水中過量的鐵離子，所述生物活性炭為^友柱，所述碳柱的高度為 0.8m-lm, EBCT控制在10min-25min,反沖洗采用水沖的方式，沖洗水強(qiáng)度 為10 m2.s -20L/m2.s,時(shí)間為5 min -15min。本發(fā)明還提供了 一種氧化還原去除水中溴酸鹽的系統(tǒng)，所述氧化還原去除
水中溴酸鹽的系統(tǒng)包括控制水中溶解氧的預(yù)處理工作段、去除溴酸鹽的氧化
還原工作段和過濾處理工作段，其中，所述預(yù)處理工作段與所述氧化還原工作 段連接，所述氧化還原工作段與所述過濾處理工作段連接。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案所述預(yù)處理工作段包括所述預(yù)處理工作 段包括進(jìn)水端、銨鹽自動(dòng)添加裝置和第一級活性炭過濾裝置，其中，所述銨 鹽自動(dòng)添加裝置與所述進(jìn)水端連接，所述進(jìn)水端和所述銨鹽自動(dòng)添加裝置與所 述第一級活性炭過濾裝置連接。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案所述氧化還原工作段包括硫酸亞鐵自動(dòng) 添加裝置和氧化還原工作腔，其中，所述氧化還原工作腔分別與所述第一活性 炭過濾裝置和所述^<酸亞4失自動(dòng)添加裝置連接。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選4支術(shù)方案所述過濾處理工作段包括第二級活性炭 過濾裝置、反沖進(jìn)水端和出水端，其中，所述第二級活性炭過濾裝置分別與所 述氧化還原工作腔的出水端和所述反沖進(jìn)水端連接，所述出水端與所述第二級 活性炭過濾裝置的出水端連接。
本發(fā)明技術(shù)方案能夠有效地去除水中臭氧副產(chǎn)物溴酸鹽，對溴酸鹽的去除 率可達(dá)6 0 %以上，并通過后續(xù)活性碳柱實(shí)現(xiàn)了對水中鐵離子的去除。本發(fā)明 氧化還原去除水中溴酸鹽的系統(tǒng)操作方便，運(yùn)行費(fèi)用低，同時(shí)還可以與其他工 藝進(jìn)行結(jié)合，具有很高的實(shí)用性。


圖1 .本發(fā)明 一種氧化還原去除水中溴酸鹽的方法及系統(tǒng)中氧化還原去除 水中溴酸鹽的方法流程圖2.本發(fā)明 一種氧化還原去除水中溴酸鹽的方法及系統(tǒng)中氧化還原去除 水中溴酸鹽的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明
圖中預(yù)處理工作段101、氧化還原工作段102、過濾處理工作段103、進(jìn) 水端104、氯化銨溶液存儲(chǔ)槽105、第一計(jì)量泵106、靜態(tài)混合器107、第一級 活性炭柱108、；琉酸亞4^溶液存儲(chǔ)槽109、氧化還原工作腔IIO、第二計(jì)量泵 111、攪拌機(jī)112、第二級活性炭柱113、反沖進(jìn)水端114、第三計(jì)量泵115、第一溢流管116、第二溢流管117、出水端118。
請參閱圖1本發(fā)明 一種氧化還原去除水中溴酸鹽的方法及系統(tǒng)中氧化還原 去除水中溴酸鹽的方法流程圖，如圖1所示，所述氧化還原去除水中溴酸鹽的
方法具體包括步驟第一、通過銨鹽和活性炭的硝化作用控制水中的溶解氧； 第二、通過硫酸亞4失的還原性去除水中的溴酸鹽；第三、通過過濾單元去除水 中過量的鐵離子。
在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第一步包括子步驟首先、向水中按照 lmgNH4+/4.57mg02(>X NH/計(jì))的比例投加銨鹽；其次、通過生物活性炭控制 水中的溶解氧為1.5-2.5mg/L。所述第一步具體為利用銨鹽和生物活性炭上微生 物的硝化作用控制水中溶解氧，在硝化過程中，lmol氮(N)氧化成硝酸鹽氮， 需2mo1分子氧(02)，即lg氮完成硝化反應(yīng)，需氧4.57g,化學(xué)反應(yīng)式為 NH4++202— 0+21^1 。
本發(fā)明的第二步通過硫酸亞鐵的還原性去除水中的溴酸鹽為將10-30 mg/L的所述硫酸亞鐵溶液在15°C-25°C,偏堿性條件下投加到經(jīng)過所述第一步 處理過的水中，進(jìn)行混合攪拌去除水中的溴酸鹽。在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案 所述第二步具體為將所述硫酸亞鐵溶液在20。C， pH值為8的條件下投加到 經(jīng)過所述步驟A處理過的水中，混合攪拌反應(yīng)15 min -20min去除水中的溴酸 鹽。硫酸亞鐵的投加量可根據(jù)溴酸鹽的具體濃度調(diào)節(jié)。原水中溴酸鹽的濃度低 于100pg/L時(shí)，硫酸亞鐵的優(yōu)選投加量為10 30mg/L。所述第二步中的化學(xué)反 應(yīng)式為
6Fe2++Br03>6H20=6Fe3++Br+60H-。
在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中所述第三步具體為利用生物活性炭的截留吸 附作用去除水中過量的鐵離子，所述生物活性炭為碳柱，所述碳柱的高度為 0.8m-lm, EBCT控制在10 min-25min，反沖洗釆用水沖的方式，沖洗水強(qiáng)度 為10m2.s-20L/m2.s,時(shí)間為5min-15min,通過所述步-驟三過濾后可將出水中 鐵離子濃度控制在0.3mg/L左右。
請參閱圖2本發(fā)明一種氧化還原去除水中溴酸鹽的方法及系統(tǒng)中氧化還原 去除水中溴酸鹽的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，所述氧化還原去除水中溴酸鹽的 系統(tǒng)包括控制水中溶解氧的預(yù)處理工作段101、去除溴酸鹽的氧化還原工作段102和過濾處理工作^殳103，其中，所述預(yù)處理工作賴101與所述氧化還原 工作段102連接，所述氧化還原工作段102與所述過濾處理工作段103連接。
在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中:所述預(yù)處理工作段101包括進(jìn)水端104、銨 鹽自動(dòng)添加裝置和第一級活性炭過濾裝置，其中，所述銨鹽自動(dòng)添加裝置與所 述進(jìn)水端104連接，所述進(jìn)水端104和所述銨鹽自動(dòng)添加裝置與所述第一級活 性炭過濾裝置連接。所述氧化還原工作段102包括硫酸亞鐵自動(dòng)添加裝置和 氧化還原工作腔IIO,其中，所述氧化還原工作腔IIO分別與所述第一級活性 炭過濾裝置和所述硫酸亞鐵自動(dòng)添加裝置連接。所述過濾處理工作段103包括 第二級活性炭過濾裝置、反沖進(jìn)水端114和出水端118，其中，所述第二級活 性炭過濾裝置分別與所述氧化還原工作腔110的出水端118和所述反沖進(jìn)水端 114連接，所述出水端118與所述第二級活性炭過濾裝置的出水端118連接。
在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中所述銨鹽采用氯化銨溶液，所述銨鹽自動(dòng)添加 裝置包括氯化銨溶液存儲(chǔ)槽105和第一計(jì)量泵106,所述第一級活性炭過濾裝 置為底層設(shè)有沙墊層的活性炭柱。所述硫酸亞鐵自動(dòng)添加裝置包括硫酸亞鐵溶 液存儲(chǔ)槽109和第二計(jì)量泵111，所述氧化還原工作腔110為內(nèi)部安裝有攪拌 機(jī)112的腔體。所述第二級活性炭過濾裝置為底層"i殳有沙墊層的活性炭柱，該 碳柱的高度為0.8m-lm,所述反沖進(jìn)水端114包括進(jìn)水管和第三計(jì)量泵115。
以下對本發(fā)明氧化還原去除水中溴酸鹽的系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行具體說明 進(jìn)水端104進(jìn)水，通過氯化銨溶液存儲(chǔ)槽105向水中添加氯化銨溶液，所述氯化 銨溶液的添加量通過所述第一計(jì)量泵106控制，并在靜態(tài)混合器107下混合，通 過底層設(shè)有沙墊層的第一級活性炭柱108控制水中的溶解氧，硝化反應(yīng)完成后， 溶解氧的含量可以降到2.0mg/L左右。
通過碌u酸亞4失溶液存儲(chǔ)槽109向氧化還原工作腔110中添加石克酸亞鐵溶液， 所述硫酸亞鐵溶液的添加量通過所述第二計(jì)量泵lll控制，所述氧化還原工作 腔110內(nèi)的水和所述硫酸亞鐵溶液混合后通過所述攪拌機(jī)112攪拌反應(yīng)15 min -20min去除水中的溴酸鹽。
通過底層設(shè)有沙墊層的所述第二級活性炭柱113進(jìn)行過濾去除水中過量的 鐵離子，過濾的同時(shí)通過反沖進(jìn)水端114進(jìn)行反沖洗，沖洗水強(qiáng)度為10m2.8 -20L/m2.s,時(shí)間為5min-15min,反沖洗的過程通過所述第三計(jì)量泵115控制。
在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中所述氧化還原工作腔l IO上安裝有第 一溢流管116,所述第二級活性炭過濾裝置上安裝有第二溢流管117。
通過以上方法并經(jīng)過所述氧化還原去除水中溴酸鹽的系統(tǒng)后的最終出水
端118即為經(jīng)過氧化還原去除水中溴酸鹽后的健康水。
本發(fā)明技術(shù)方案能夠有效地去除水中臭氧副產(chǎn)物溴酸鹽，對溴酸鹽的去除
率可達(dá)6 0 %以上，并通過后續(xù)活性碳柱實(shí)現(xiàn)了對水中鐵離子的去除。本發(fā)明 氧化還原去除水中溴酸鹽的系統(tǒng)操作方便，運(yùn)行費(fèi)用低，同時(shí)還可以與其他工 藝進(jìn)行結(jié)合，具有4艮高的實(shí)用性。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不 能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替 換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種氧化還原去除水中溴酸鹽的方法，其特征在于所述氧化還原去除水中溴酸鹽的方法為通過硫酸亞鐵的還原性去除水中的溴酸鹽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述氧化還原去除水中溴酸鹽的方法，其特征在于所 述氧化還原去除水中溴酸鹽的方法具體包括步驟A:通過銨鹽和活性炭上^f敖生物的硝化作用控制水中的溶解氧； B:通過硫酸亞鐵的還原性去除水中的溴酸鹽； C:通過過濾單元去除水中過量的鐵離子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述氧化還原去除水中溴酸鹽的方法，其特征在于所 述步驟A包括子步驟Al:向水中按照lmgNH4+/4.57mg02(^ NH/計(jì))的比例:投加銨鹽； A2:通過硝化作用控制水中的溶解氧為1.5-2.5mg/L。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述氧化還原去除水中溴酸鹽的方法，其特征在于所 述步驟B具體為將10-30 mg/L的所述硫酸亞鐵溶液在15°C-25°C,偏堿性條 件下投加到經(jīng)過所述步驟A處理過的水中，進(jìn)行混合攪拌去除水中的溴酸鹽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述氧化還原去除水中溴酸鹽的方法，其特征在于 所述步驟B具體為將所述硫酸亞鐵溶液在20。C, pH值為8的條件下投力口到 經(jīng)過所述步驟A處理過的水中，混合攪拌反應(yīng)15 min -20min去除水中的溴酸 鹽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述氧化還原去除水中溴酸鹽的方法，其特征在于所 述步驟C具體為利用生物活性炭的截留吸附作用去除水中過量的鐵離子，所述 生物活性炭為碳柱，所述碳柱的高度為0.8m-lm， EBCT控制在10min-25min， 反沖洗采用水沖的方式，沖洗水強(qiáng)度為10 m2.s -20L/m2.s，時(shí)間為5 min -15min。
7. —種氧化還原去除水中溴酸鹽的系統(tǒng)，其特征在于所述氧化還原去除 水中溴酸鹽的系統(tǒng)包括控制水中溶解氧的預(yù)處理工作段、去除溴酸鹽的氧化 還原工作段和過濾處理工作段，其中，所述預(yù)處理工作,爻與所述氧化還原工作 段連接，所述氧化還原工作段與所述過濾處理工作段連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述氧化還原去除水中溴酸鹽的系統(tǒng)，其特征在于所 述預(yù)處理工作段包括進(jìn)水端、銨鹽自動(dòng)添加裝置和第一級活性炭過濾裝置， 其中，所述銨鹽自動(dòng)添加裝置與所述進(jìn)水端連接，所述進(jìn)水端和所述銨鹽自動(dòng)添加裝置與所述第一級活性炭過濾裝置連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述氧化還原去除水中溴酸鹽的系統(tǒng)，其特征在于所 述氧化還原工作段包括硫酸亞鐵自動(dòng)添加裝置和氧化還原工作腔，其中，所 述氧化還原工作腔分別與所述第一活性炭過濾裝置和所述>5克酸亞鐵自動(dòng)添加 裝置連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述氧化還原去除水中溴酸鹽的系統(tǒng)，其特征在于所 述過濾處理工作段包括第二級活性炭過濾裝置、反沖進(jìn)水端和出水端，其中， 所述第二級活性炭過濾裝置分別與所述氧化還原工作腔的出水端和所述反沖進(jìn)水端連接，所述出水端與所述第二級活性炭過濾裝置的出水端連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化還原去除水中溴酸鹽的方法及系統(tǒng)。所述方法包括步驟第一通過銨鹽和活性炭上微生物的硝化作用控制水中的溶解氧濃度處于較低水平；第二通過硫酸亞鐵的還原性去除水中的溴酸鹽；第三通過過濾單元去除水中過量的鐵離子。所述系統(tǒng)包括控制水中溶解氧的預(yù)處理工作段、去除溴酸鹽的氧化還原工作段和去除過量鐵離子的過濾處理工作段，其中，所述預(yù)處理工作段與所述氧化還原工作段連接，所述氧化還原工作段與所述過濾處理工作段連接。本發(fā)明方法能夠有效地去除水中溴酸鹽，對溴酸鹽的去除率可達(dá)60％以上；本發(fā)明系統(tǒng)操作方便，運(yùn)行費(fèi)用低，同時(shí)還可以與其他工藝進(jìn)行結(jié)合，具有很高的實(shí)用性。
文檔編號C02F9/14GK101439900SQ20081024141
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者余小海, 張曉敏, 董文藝, 董紫君 申請人:董文藝