專利名稱：一種高砷地下水的處理方法
技術領域：
本發明涉及的是含高濃度腐殖質的高砷地下水的處理方法。
背景技術：
砷是致癌、致突變因子，對動物還有致畸作用。《生活飲用水衛生標準》規定砷濃度超過0.05mg/L列為超標飲用水。我國的高砷地下水中三價砷含量較高，并且普遍含有以腐殖物質為代表的有機污染物，高砷地下水中以陰離子形式存在的腐殖質對砷的去除有較大的干擾，三價砷也很難去除，因而砷的去除效果被大大降低。
目前，國內外飲水除砷常用方法有沉淀法、吸附法。沉淀法利用鐵鹽、鋁鹽、硫化物及石灰與砷形成難溶化合物除砷，實驗結果表明鐵鹽的除砷效果明顯高于鋁鹽，氯化鐵對水中的As(v)有很高的去除率，但氯化鐵對As(III)的去除率一般只有50％-60％，不能有效去除As(III)，另外，沉淀后的污泥處理也是一大難題；吸附法主要包括活性氧化鋁法、沸石及稀土類吸附法，其中，活性氧化鋁和稀土類吸附劑的除砷容量和除砷效率略優于其它吸附劑，但單純的過濾勢必因腐殖質有機污染物的競爭吸附很快失去除砷的功能，導致吸附劑用量大、再生頻繁、成本較高。而且，雖然對五價砷的去除效果較好，但是仍不能有效去除As(III)。
發明內容
本發明的目的是為了克服上述處理方法均不能有效除去As(III)的缺點，從而提供一種采用氧化三價砷、去除腐殖質與吸附劑吸附相結合的工藝處理方法，達到低成本凈化高砷地下飲用水的目的。
本發明的目的是這樣實現的采用臭氧氧化處理，將毒性大并且難處理的三價砷氧化為易處理的五價砷，同時將腐殖質氧化為小分子有機物，然后利用生物活性炭對腐殖質氧化產物進行降解和吸附，最后，利用高效除砷吸附劑將五價砷完全去除。該發明方法包含如下步驟首先，將含高濃度腐殖質的高砷地下水進行臭氧氧化處理；然后，再通過生物活性炭裝置降解或吸附去除小分子有機物；最后，采用高效吸附塔去除五價砷。
所述的活性炭包括粒狀果殼活性炭、木質炭。
所述的吸附劑包括稀土類吸附劑、活性氧化鋁、沸石。
本發明方法所用的裝置，如圖1所示，主要包括臭氧氧化反應裝置、生物活性炭處理裝置、除砷吸附塔；其中，通過一進水泵將水注入臭氧氧化反應裝置，經過30分鐘以后，將經過氧化后的水再流經生物活性炭處理裝置，進行降解和吸附處理掉小分子有機物，最后，由除砷吸附塔除去五價砷，得到符合標準的飲用水，裝置之間均用PVC硬質水管、閥門連接，接口采硬密封。
本發明的優點是(1)采用臭氧氧化處理步驟將毒性大并且難處理的三價砷氧化為易處理的五價砷，解決了三價砷無法有效去除的難題；(2)先利用生物活性炭對腐殖質氧化產物進行降解和吸附，大大提高了除砷吸附劑對砷的去除效果，并且減少了吸附劑用量，降低了再生次數，實現低成本高效除砷。
綜上所述，本發明集成臭氧氧化、生物活性炭降解吸附和吸附劑高效吸附等工藝與裝置，解決了含高濃度腐殖質的高砷地下水的處理問題，能夠以較低的成本獲取優質的安全飲用水。
圖1.本發明的高砷地下水處理裝置2.本發明實施例的除砷穿透曲線具體實施方式
實施例本實施例采用我國內蒙古呼和浩特市只幾梁鄉含高濃度腐殖質的高砷地下水進行實驗。原水水質為總砷為1.2mg/L，pH為7.5-7.8，其中三價砷占70％，五價砷占30％，總有機碳TOC為12.3mg/l。通過進水泵將水注入臭氧氧化反應裝置，停留30分鐘后，再經過果殼粒狀活性炭處理裝置進行降解和吸附，最后，經過裝有稀土鐵氧化物吸附劑的吸附塔進行吸附處理。實驗結果如表1、圖2所示表1 (單位mg/L)
由表1可知，受有機物污染的高砷地下水經臭氧氧化后，總砷中三價砷的含量降為1.7％，五價砷的含量上升為98.3％；經過果殼粒狀活性炭處理裝置降解和吸附后，總有機碳TOC的含量降到0.81mg/l；經過吸附塔吸附后。
如圖2所示，2000倍柱體積以下未撿出砷，5000倍柱體積以下的出水達到國家安全飲用水標準，水中砷的含量小于0.05mg/L；而單純用稀土鐵氧化物吸附劑進行吸附處理，同樣條件下1500倍柱體積即穿透(砷含量大于0.05mg/L)。
權利要求
1.一種高砷地下飲用水的除砷處理方法，該方法包含如下步驟(1)將含高濃度腐殖質的高砷地下水進行臭氧氧化處理，將毒性大并且難處理的三價砷氧化為易處理的五價砷，同時將腐殖質氧化為小分子有機物；(2)用生物活性炭降解或吸附去除小分子有機物；(3)用高效除砷吸附劑去除五價砷，得到符合要求的飲用水。
2.權利要求1所述的一種高砷地下飲用水的除砷處理方法，其特征還在于生物活性炭包括粒狀果殼活性炭、木質炭。
3.權利要求1所述的一種高砷地下飲用水的除砷處理方法，其特征還在于吸附塔中所用的吸附劑包括稀土類吸附劑、活性氧化鋁、沸石。
全文摘要
本發明涉及一種含高濃度腐植質的高砷地下飲用水的處理方法和裝置，該方法采用臭氧氧化處理，將毒性大并且難處理的三價砷氧化為易處理的五價砷，同時將腐殖質氧化為小分子有機物，然后利用生物活性炭對腐殖質氧化產物進行降解和吸附，最后，利用高效除砷吸附劑將五價砷完全去除。本發明方法將三價砷的氧化、有機污染物去除與吸附除砷的工藝相結合，不僅解決了含高濃度腐殖質的高砷地下飲用水中三價砷不能有效去除的難題，而且，極大提高了后續處理吸附劑的除砷效果，延長了吸附劑的使用壽命，降低了再生次數，高效低成本地使含高濃度腐植質的高砷地下飲用出水達到國家安全飲用水標準。
文檔編號C02F9/04GK1506329SQ0215522
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月10日 優先權日2002年12月10日
發明者楊敏, 張昱, 王峰, 汪嚴明, 郭召海, 高迎新, 楊 敏 申請人:中國科學院生態環境研究中心