專利名稱：一種去除飲用水源水中鉈污染的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種去除飲用水源水中鉈污染的方法。
背景技術(shù)：
鉈是一種劇毒元素，其毒性大于汞、鎘、鉛等重金屬，僅次于甲基汞。鉈進(jìn)入水環(huán)境后，可通過飲用水和食物鏈進(jìn)入人體，進(jìn)入血液后分布于全身的組織器官，易透過血腦屏障，出現(xiàn)鉈急性中毒或慢性中毒癥狀，對人體健康造成較大危害。鉈及其化合物已被列入水體優(yōu)先控制污染物黑名單和我國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)和生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)的監(jiān)測指標(biāo)體系，其地表水和飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值均為0. 1 μ g/L。近年來由于含鉈礦產(chǎn)資源及其開發(fā)利用過程中的尾礦淋漓、酸性礦山廢水的排放、金屬冶煉廠、 燃煤發(fā)電廠和水泥廠的煙塵沉降等，金屬鉈易隨之進(jìn)入飲用水源水中，嚴(yán)重威脅飲用水安全，如2010年10月我國廣東省北江中上游河段之鉈超標(biāo)事件，系韶關(guān)冶煉廠排污所致。目前關(guān)于飲用水中鉈污染的防治方法尚不多見。美國環(huán)保署(EPA)推薦了活性鋁凈化法和離子交換法，但成本過高，且不適用于我國自來水廠實(shí)際生產(chǎn)工藝。國內(nèi)關(guān)于自來水廠應(yīng)對鉈污染的文獻(xiàn)報(bào)道僅一篇，陸少鳴等研究表明，柱狀顆?；钚蕴窟B續(xù)運(yùn)行3h，對鉈的去除率在89%左右。但柱狀顆粒活性炭法只能推廣應(yīng)用至具有臭氧-活性炭深度處理工藝的自來水廠，我國絕大部分自來水水廠都不具有臭氧-活性炭深度處理工藝，短期內(nèi)也難以完成深度處理工藝改造，一旦發(fā)生鉈污染，這些水廠無法采用該方法來去除鉈。因此，研究可有效應(yīng)用于常規(guī)工藝自來水廠的鉈污染去除方法，成為飲用水源水處理領(lǐng)域亟待解決的問題。其中，粉末活性炭吸附法無需增加特殊設(shè)備和構(gòu)筑物，也適合于我國現(xiàn)有常規(guī)給水處理工藝的改造，目前已在國內(nèi)許多自來水廠得以應(yīng)用。但粉末活性炭投加量40mg/L，鉈初始濃度0. 2 μ g/L、0. 5 μ g/L條件下，鉈的去除率僅15 19%，故粉末活性炭對鉈無明顯去除效果，不適用于飲用水源水鉈污染的去除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種能有效去除飲用水源水中鉈污染的方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，它包括以下步驟
a、調(diào)PH值，調(diào)節(jié)飲用水源水pH值至堿性范圍，當(dāng)飲用水源水鉈污染濃度不高于1μ g/ L時(shí)，調(diào)節(jié)pH值至9. (Γ9. 5 ；當(dāng)飲用水源水鉈污染濃度在1 μ g/L-5y g/L之間時(shí)，調(diào)節(jié)pH值至 9. 5 10. 0 ；
b、預(yù)氧化，采用高錳酸鉀作為鉈的預(yù)氧化劑，對鉈進(jìn)行預(yù)氧化處理，使Tl+轉(zhuǎn)化為 Tl3+，向經(jīng)過步驟a調(diào)PH值后的飲用水源水中加入1. 5-2. 5mg/L的高錳酸鉀，氧化時(shí)間 20-40min,由于Tl+轉(zhuǎn)化為Tl3+的氧化反應(yīng)速率較緩慢，增大高錳酸鉀投加量，其氧化反應(yīng)速率隨之提高，在相同的氧化時(shí)間內(nèi)對鉈的氧化反應(yīng)進(jìn)行得更充分，更有助于鉈的去除，但濾后殘余錳濃度也會隨之升高。因此，應(yīng)控制高錳酸鉀投加量在合適范圍，既保證鉈污染的有效去除，同時(shí)也保證濾后水殘余錳濃度在其飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值(下簡稱“標(biāo)準(zhǔn)限值”)范圍內(nèi)；
C、混凝沉淀，向經(jīng)步驟b預(yù)氧化后的飲用水源水中添加聚合氯化鋁，使飲用水源水中的Tl3+形成Tl (OH)3沉淀，過濾即可除去飲用水源水中的鉈。其中，所述步驟a中使用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)飲用水源水pH值。其中，所述步驟b中高錳酸鉀加入量為2. 0 mg/L，氧化時(shí)間為30min。其中，所述步驟c中聚合氯化鋁的加入量為2-;3mg/L。聚合氯化鋁投加量需控制在合適范圍內(nèi)，不宜過高，否則鉈的去除率反而會降低，濾后水的濁度也隨之增大。優(yōu)選的，所述步驟c中聚合氯化鋁的加入量為2. 4mg/L (以Al2O3計(jì))。其中，所述步驟c中過濾采用砂濾工藝。優(yōu)選的，所述步驟c之后還包括步驟d 如果步驟a中調(diào)節(jié)pH值> 9. 5，使用pH回調(diào)裝置回調(diào)飲用水源水PH值；如果步驟a中調(diào)節(jié)pH值< 9. 5，不回調(diào)飲用水源水pH值。本發(fā)明的有益效果為
(1)本發(fā)明采用高錳酸鉀作為Tl+的預(yù)氧化劑，Tl+在中性PH條件下難以氧化為Tl3+， 而酸性條件下，雖然高錳酸鉀的氧化性通常會增強(qiáng)，但這一規(guī)律并不適用于Tl+的氧化，酸性氧化條件無法促進(jìn)Tl+向Tl3+轉(zhuǎn)化，本發(fā)明調(diào)節(jié)飲用水源水pH值至堿性范圍，則能促進(jìn) Tl+向Tl3+轉(zhuǎn)化，鉈的去除率明顯提高。(2)鉈有Tl+和Tl3+兩種價(jià)態(tài)，在天然水體中主要以Tl+形式存在。鉈的一價(jià)化合物穩(wěn)定性很高，不易沉淀，而鉈的三價(jià)化合物不穩(wěn)定，易形成難溶解的氫氧化鉈沉淀，其溶度積Ksp為6.3X10—46。因此，采取有效的預(yù)氧化方法，將Tl+氧化成Tl3+，形成的氫氧化鉈沉淀通過后續(xù)混凝沉淀和砂濾工藝，可達(dá)到有效去除鉈污染的目的。(3)對鉈進(jìn)行預(yù)氧化，只需要在給水處理工藝前端投加氧化劑高錳酸鉀，節(jié)省基建投資，無需增加特殊設(shè)備和構(gòu)筑物，應(yīng)用靈活，適于我國現(xiàn)有常規(guī)給水處理工藝的改造。
具體實(shí)施例方式下面以具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限定
實(shí)施例1
一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，它包括以下步驟
a、調(diào)PH值，經(jīng)常規(guī)檢測飲用水源水鉈污染濃度0. 32 μ g/L，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)飲用水源水PH值至9. 0 ；
b、預(yù)氧化，采用高錳酸鉀作為鉈的預(yù)氧化劑，對鉈進(jìn)行預(yù)氧化處理，使Tl+轉(zhuǎn)化為Tl3+， 向經(jīng)過步驟a調(diào)PH值后的飲用水源水中加入2. 0 mg/L的高錳酸鉀，氧化時(shí)間30min ；
c、混凝沉淀，向經(jīng)步驟b預(yù)氧化后的飲用水源水中添加2.4 mg/L聚合氯化鋁(以Al2O3 計(jì))，使飲用水源水中的Tl3+形成Tl (OH) 3沉淀，采用砂濾工藝過濾即可除去飲用水源水中的鉈。本實(shí)施例氧化反應(yīng)pH值在9. (Γ9. 5，混凝沉淀后水體pH值在7. 7 8. 6，在水廠實(shí)際生產(chǎn)中，由于砂濾工藝中砂濾池的硝化作用，砂濾后的水體PH值會比砂濾前再下降0.3
4 0. 4，故砂濾工藝后無需再回調(diào)水體PH值，砂濾后水體PH值呈弱堿性，也有利于減少對輸水管網(wǎng)的腐蝕本實(shí)施例砂濾后鉈濃度均降至0.06 μ g/L，在標(biāo)準(zhǔn)限值0. 1 μ g/L以下，鉈的去除率為81. 2% ；濾后錳濃度為53. 59 μ g/L,未超出其標(biāo)準(zhǔn)限值100ug/L。實(shí)施例2
一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，它包括以下步驟
a、調(diào)PH值，經(jīng)常規(guī)檢測飲用水源水鉈污染濃度0. 41 μ g/L,用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)飲用水源水PH值至9. 2 ；
b、預(yù)氧化，采用高錳酸鉀作為鉈的預(yù)氧化劑，對鉈進(jìn)行預(yù)氧化處理，使Tl+轉(zhuǎn)化為Tl3+， 向經(jīng)過步驟a調(diào)PH值后的飲用水源水中加入1. 5 mg/L的高錳酸鉀，氧化時(shí)間40min ；
c、混凝沉淀，向經(jīng)步驟b預(yù)氧化后的飲用水源水中添加2mg/L聚合氯化鋁(以Al2O3 計(jì))，使飲用水源水中的Tl3+形成Tl (OH) 3沉淀，采用砂濾工藝過濾即可除去飲用水源水中的鉈。本實(shí)施例氧化反應(yīng)pH值在9. (Γ9. 5，混凝沉淀后水體pH值在7. 7^8. 6，在水廠實(shí)際生產(chǎn)中，由于砂濾工藝中砂濾池的硝化作用，砂濾后的水體PH值會比砂濾前再下降0.3 0. 4，故砂濾工藝后無需再回調(diào)水體pH值，砂濾后水體pH值呈弱堿性，也有利于減少對輸水管網(wǎng)的腐蝕。本實(shí)施例砂濾后鉈濃度均降至0.06 μ g/L，在標(biāo)準(zhǔn)限值0. 1 μ g/L以下，鉈的去除率為85. 4% ；濾后錳濃度為23. 92 μ g/L,未超出其標(biāo)準(zhǔn)限值100ug/L。實(shí)施例3
一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，它包括以下步驟
a、調(diào)PH值，經(jīng)常規(guī)檢測飲用水源水鉈污染濃度0. 52 μ g/L,用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)飲用水源水PH值至9. 2 ；
b、預(yù)氧化，采用高錳酸鉀作為鉈的預(yù)氧化劑，對鉈進(jìn)行預(yù)氧化處理，使Tl+轉(zhuǎn)化為Tl3+， 向經(jīng)過步驟a調(diào)PH值后的飲用水源水中加入2. 5 mg/L的高錳酸鉀，氧化時(shí)間20min ；
c、混凝沉淀，向經(jīng)步驟b預(yù)氧化后的飲用水源水中添加2mg/L聚合氯化鋁(以Al2O3 計(jì))，使飲用水源水中的Tl3+形成Tl (OH) 3沉淀，采用砂濾工藝過濾即可除去飲用水源水中的鉈。本實(shí)施例氧化反應(yīng)pH值在9. (Γ9. 5，混凝沉淀后水體pH值在7. 7 8. 6，在水廠實(shí)際生產(chǎn)中，由于砂濾工藝中砂濾池的硝化作用，砂濾后的水體PH值會比砂濾前再下降0.3 0. 4，故砂濾工藝后無需再回調(diào)水體pH值，砂濾后水體pH值呈弱堿性，也有利于減少對輸水管網(wǎng)的腐蝕。本實(shí)施例砂濾后鉈濃度均降至0.06 μ g/L，在標(biāo)準(zhǔn)限值0. 1 μ g/L以下，鉈的去除率為88. 5% ；濾后錳濃度為78. 41 μ g/L，未超出其標(biāo)準(zhǔn)限值100ug/L。實(shí)施例4
一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，它包括以下步驟
a、調(diào)PH值，經(jīng)常規(guī)檢測飲用水源水鉈污染0. 84 μ g/L,用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)飲用水源水PH值至9. 4 ；
b、預(yù)氧化，采用高錳酸鉀作為鉈的預(yù)氧化劑，對鉈進(jìn)行預(yù)氧化處理，使Tl+轉(zhuǎn)化為Tl3+，向經(jīng)過步驟a調(diào)PH值后的飲用水源水中加入2. 2mg/L的高錳酸鉀，氧化時(shí)間25min ；
c、混凝沉淀，向經(jīng)步驟b預(yù)氧化后的飲用水源水中添加2. 5 mg/L聚合氯化鋁(以Al2O3 計(jì))，使飲用水源水中的Tl3+形成Tl (OH) 3沉淀，采用砂濾工藝過濾即可除去飲用水源水中的鉈。 本實(shí)施例氧化反應(yīng)pH值在9. (Γ9. 5，混凝沉淀后水體pH值在7. 7 8. 6，在水廠實(shí)際生產(chǎn)中，由于砂濾工藝中砂濾池的硝化作用，砂濾后的水體PH值會比砂濾前再下降0.3 0. 4，故砂濾工藝后無需再回調(diào)水體pH值，砂濾后水體pH值呈弱堿性，也有利于減少對輸水管網(wǎng)的腐蝕。本實(shí)施例砂濾后鉈濃度均降至0.05 μ g/L，在標(biāo)準(zhǔn)限值0. 1 μ g/L以下，鉈的去除率為94. 0% ；濾后錳濃度為66. 70 μ g/L,未超出其標(biāo)準(zhǔn)限值100ug/L。實(shí)施例5
一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，它包括以下步驟
a、調(diào)PH值，經(jīng)常規(guī)檢測飲用水源水鉈污染濃度為1. 04 μ g/L,用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)飲用水源水PH值至9. 5 ；
b、預(yù)氧化，采用高錳酸鉀作為鉈的預(yù)氧化劑，對鉈進(jìn)行預(yù)氧化處理，使Tl+轉(zhuǎn)化為Tl3+， 向經(jīng)過步驟a調(diào)PH值后的飲用水源水中加入2. 0 mg/L的高錳酸鉀，氧化時(shí)間30min ；
c、混凝沉淀，向經(jīng)步驟b預(yù)氧化后的飲用水源水中添加2.4 mg/L聚合氯化鋁(以Al2O3 計(jì))，使飲用水源水中的Tl3+形成Tl (OH) 3沉淀，采用砂濾工藝過濾即可除去飲用水源水中的鉈。本實(shí)施例步驟a中氧化反應(yīng)pH值為9. 5，在砂濾工藝后增設(shè)pH回調(diào)裝置，適當(dāng)回調(diào)水體PH，以保證出廠水pH值符合其飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)施例砂濾后鉈濃度均降至0.07 μ g/L，在標(biāo)準(zhǔn)限值0. 1 μ g/L以下，鉈的去除率為93. 3% ；濾后錳濃度為49. 80 μ g/L，未超出其標(biāo)準(zhǔn)限值100ug/L。實(shí)施例6
一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，它包括以下步驟
a、調(diào)PH值，經(jīng)常規(guī)檢測飲用水源水鉈污染濃度3.95 μ g/L，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)飲用水源水PH值至9. 8 ；
b、預(yù)氧化，采用高錳酸鉀作為鉈的預(yù)氧化劑，對鉈進(jìn)行預(yù)氧化處理，使Tl+轉(zhuǎn)化為Tl3+， 向經(jīng)過步驟a調(diào)PH值后的飲用水源水中加入2. Omg/L的高錳酸鉀，氧化時(shí)間30min ；
c、混凝沉淀，向經(jīng)步驟b預(yù)氧化后的飲用水源水中添加3mg/L聚合氯化鋁(以Al2O3 計(jì))，使飲用水源水中的Tl3+形成Tl (OH) 3沉淀，采用砂濾工藝過濾即可除去飲用水源水中的鉈。本實(shí)施例步驟a中氧化反應(yīng)pH值> 9. 5，在砂濾工藝后增設(shè)pH回調(diào)裝置，適當(dāng)回調(diào)水體PH，以保證出廠水pH值符合其飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)施例鉈的去除率，經(jīng)檢測砂濾后鉈濃度均降至其標(biāo)準(zhǔn)限值以下，濾后錳濃度也均未超出其標(biāo)準(zhǔn)限值。本實(shí)施例砂濾后鉈濃度均降至0.04 μ g/L，在標(biāo)準(zhǔn)限值0. 1 μ g/L以下，鉈的去除率為99. 0% ；濾后錳濃度為48. 90 μ g/L,未超出其標(biāo)準(zhǔn)限值100ug/L。實(shí)施例7一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，它包括以下步驟
a、調(diào)PH值，經(jīng)常規(guī)檢測飲用水源水鉈污染濃度5.00 μ g/L，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)飲用水源水PH值至10. 0 ；
b、預(yù)氧化，采用高錳酸鉀作為鉈的預(yù)氧化劑，對鉈進(jìn)行預(yù)氧化處理，使Tl+轉(zhuǎn)化為Tl3+， 向經(jīng)過步驟a調(diào)PH值后的飲用水源水中加入2. 0 mg/L的高錳酸鉀，氧化時(shí)間30min ；
c、混凝沉淀，向經(jīng)步驟b預(yù)氧化后的飲用水源水中添加2.4 mg/L聚合氯化鋁(以Al2O3 計(jì))，使飲用水源水中的Tl3+形成Tl (OH) 3沉淀，采用砂濾工藝過濾即可除去飲用水源水中的鉈。本實(shí)施例步驟a中氧化反應(yīng)？!1值> 9. 5，在砂濾工藝后增設(shè)pH回調(diào)裝置，適當(dāng)回調(diào)水體PH，以保證出廠水pH值符合其飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)施例砂濾后鉈濃度均降至0.05 μ g/L，在標(biāo)準(zhǔn)限值0. 1 μ g/L以下，鉈的去除率為99. 0% ；濾后錳濃度為47. 65 μ g/L,未超出其標(biāo)準(zhǔn)限值100ug/L。以上所述實(shí)施方式，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，并非來限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明申請專利范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，其特征在于它包括以下步驟a、調(diào)PH值，調(diào)節(jié)飲用水源水pH值至堿性范圍，當(dāng)飲用水源水鉈污染濃度不高于1μ g/ L時(shí)，調(diào)節(jié)pH值至9. (Γ9. 5 ；當(dāng)飲用水源水鉈污染濃度在1 μ g/L-5y g/L之間時(shí)，調(diào)節(jié)pH值至 9. 5 10. 0 ；b、預(yù)氧化，向經(jīng)過步驟a調(diào)PH值后的飲用水源水中加入1.5-2. 5mg/L的高錳酸鉀，氧化時(shí)間20-40min，高錳酸鉀作為鉈的預(yù)氧化劑，對鉈進(jìn)行預(yù)氧化處理，使Tl+轉(zhuǎn)化為Tl3+ ；c、混凝沉淀，向經(jīng)步驟b預(yù)氧化后的飲用水源水中添加聚合氯化鋁，使飲用水源水中的Tl3+形成Tl (OH)3沉淀，過濾即可除去飲用水源水中的鉈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，其特征在于所述步驟a中使用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)飲用水源水pH值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，其特征在于所述步驟b中高錳酸鉀加入量為2. 0 mg/L，氧化時(shí)間為30min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，其特征在于所述步驟c中聚合氯化鋁的加入量為2-3mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，其特征在于所述步驟c中聚合氯化鋁的加入量為2. 4mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，其特征在于所述步驟c中過濾采用砂濾工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，其特征在于所述步驟c之后還包括步驟d 如果步驟a中調(diào)節(jié)pH值> 9. 5，使用pH回調(diào)裝置回調(diào)飲用水源水 PH值；如果步驟a中調(diào)節(jié)pH值< 9. 5，不回調(diào)飲用水源水pH值。
全文摘要
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種去除飲用水源水中鉈污染的方法，包括以下步驟a、調(diào)pH值，當(dāng)鉈污染濃度不高于1μg/L時(shí)，調(diào)pH值至9.0~9.5；當(dāng)鉈污染濃度在1μg/L-5μg/L時(shí)，調(diào)pH值至9.5~10.0；b、預(yù)氧化，采用高錳酸鉀為鉈的預(yù)氧化劑，使Tl+轉(zhuǎn)化為Tl3+，加入1.5-2.5mg/L高錳酸鉀，氧化時(shí)間20-40min；c、混凝沉淀，加聚合氯化鋁，使Tl3+形成Tl(OH)3沉淀，過濾即可除去水源水中的鉈。本發(fā)明調(diào)節(jié)水源水pH值至合適的堿性范圍，能促進(jìn)Tl+向Tl3+轉(zhuǎn)化，鉈去除率明顯提高；只需要在給水處理工藝前端投加氧化劑，基建投資省，無需增加特殊設(shè)備和構(gòu)筑物。
文檔編號C02F1/66GK102320700SQ20111023122
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者余素華, 巢猛, 盛德洋, 胡小芳, 許歡, 陳明, 陳貽球 申請人:東莞市東江水務(wù)有限公司