專利名稱：氯氧化鐵鹽混凝微濾聯合除砷方法
技術領域：
本發明屬于水處理技術，具體涉及到以地下水或地表水作水源，生產飲用水時去除其中的砷。
背景技術：
砷，包括單質和大多數化合物，是劇毒物質，是致癌、致突變因子，對動物還有致畸形作用。長期飲用高砷水，會引發各種癌癥和炎癥，目前已被美國疾病控制中心和國際癌研究機構確定為第一類致癌物。我國高砷水地區涉及臺灣、新疆、內蒙、西藏等10個省(區) 約30個縣(旗)，暴露人口高達1500萬，飲水型砷中毒已成為我國的一種主要地方病。我國現行的《生活飲用水衛生標準》(GB 5749-2006)規定飲用水中砷的含量不得超過0. Olmg/ L，因而去除飲用水中的砷已成為當務之急。常用的飲用水除砷方法有混凝沉淀法、吸附法、離子交換法、膜分離法等。混凝沉淀法需要的水力停留時間長，占地面積大，對于含砷濃度較高的水源水，處理后難以滿足當前飲用水衛生標準的要求。吸附法除砷效率較低，且吸附劑需要頻繁再生，操作復雜，排放大量的清洗廢液。離子交換法除砷效率較高，但投資成本高，原水含鹽量高時需要進行預處理，而且離子交換樹脂的再生操作復雜，排放大量的再生廢液。膜分離法，如反滲透、電滲析等，除砷效率高，但投資成本也較高，不利于推廣。本發明提出將氯氧化、鐵鹽混凝和微濾聯用，費用低，操作簡單方便，自動化程度高，又能保證處理后水中的砷含量達標，是一種非常實用的飲用水除砷方法。
發明內容
本發明的目的是，提供一種采用氯氧化鐵鹽混凝微濾聯合的方法來去除飲用水中的砷，使其含量滿足生活飲用水衛生標準的要求。本發明采用氯氧化劑氧化、鐵鹽混凝和中空纖維膜過濾聯合進行凈化除砷，其具體方法由以下步驟完成(1)在水源水進入混凝反應器的同時，向混凝反應器中投加氯氧化劑，水源水中不含As (III)時不需投加；(2) 1 ;3min后向混凝反應器中投加鐵鹽混凝劑；(3)氯氧化劑投加量由水源水中的As(III)含量確定，投加的氯氧化劑全部用于氧化As (III)，在As (III)濃度為0. 10-0. 15mg/L的范圍內，投加氯氧化劑0. 5mg/L，以有效氯計，將水中的As(III)氧化為As (V)；(4)鐵鹽投加量由水源水中的總砷和污染物含量確定，投加的鐵鹽全部用于除砷， 在水源水中的總砷濃度為0. 10-0. 15mg/L的范圍內，投加鐵鹽％ig/L，以!^3+計，將水中總砷的濃度降低至0. 01mg/L以下，滿足飲用水衛生標準的要求；(5)混凝反應器以曝氣或機械攪拌的方式提供紊動，使氯氧化劑均勻分散，將 As(III)氧化為As (V)；同時使鐵鹽混凝劑水解并與水源水中的砷反應；(6)膜分離器以曝氣的方式提供紊動，鐵鹽水解產物與砷進一步反應，形成的含砷絮凝體通過中空纖維膜過濾分離去除。氯氧化劑是次氯酸鈉、或者是次氯酸鈣、或者是液氯、或者是二氧化氯。鐵鹽是氯化鐵、或者是硫酸鐵、或者是聚鐵。本發明的有益效果在于在生產飲用水時，向含砷水源水中投加適量的氯氧化劑和鐵鹽，能夠使處理后水中殘余的砷和鐵含量滿足生活飲用水衛生標準的要求，對降低飲水型砷中毒的發病率具有重要意義。該方法自動化程度高，操作簡單方便，運行費用低，水資源的利用率高；基于該方法所用中空纖維微濾膜組件可以根據需要設計成固定式或移動式，設計規模也可以靈活選取，非常適用于農村和偏遠地區以及野外供水或突發事件的應急供水。附圖
及附表說明附圖為本發明實施例的實驗裝置系統圖。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發明的方法步驟做進一步的說明。同時本實施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。采用氯氧化劑氧化、鐵鹽混凝和中空纖維膜過濾聯合進行凈化除砷，其中中空纖維膜的公稱孔徑為0. 2 μ m，有效面積為0. 5m2。混凝反應器有效容積為2. 5L，氣水比為 5 1，水力停留時間為15min。膜分離器有效容積為7.5L，氣水比為10 1，水力停留時間為45min。本實施例中氯氧化劑采用次氯酸鈉；鐵鹽采用氯化鐵，。凈化除砷具體方法由以下步驟完成(1)在水源水進入混凝反應器的同時，向混凝反應器中投加氯氧化劑，水源水中不含As (III)時不需投加。(2) :3min后向混凝反應器中投加鐵鹽。(3)氯氧化劑投加量由水源水中的總砷含量確定，本實施例水源水中的砷為 As(III)，含量為0. 15mg/L，投加氯氧化劑0. 5mg/L,以有效氯計，將水源水中的As(III)氧化為As (V)。(4)鐵鹽投加量由水源水中的總砷和污染物含量確定，本實施例步驟(3)中總砷含量為0. 15mg/L，鐵鹽的投加量為％ig/L，以!^3+計。(5)混凝反應器以曝氣方式提供紊動，使氯氧化劑均勻分散，將As(III)氧化為 As(V)；同時使鐵鹽混凝劑水解并與水源水中的砷反應；(6)膜分離器以曝氣的方式提供紊動，鐵鹽水解產物與砷進一步反應，形成的含砷絮凝體通過中空纖維膜過濾分離去除。膜分離器按出水8min、閑置^iin方式運行；液位信號為低時，混凝反應器的水進入膜分離器。試驗裝置采用間歇運行，每天運轉8小時。具體操作過程為(參照附圖)在PLC (可編程控制器)控制下，提升泵1和計量泵 2分別將待處理水和次氯酸鈉加入混凝反應器3，次氯酸鈉將As (III)氧化為As (V) ；3min 后計量泵4將氯化鐵加入混凝反應器，原水中的As (V)被氯化鐵的水解產物所吸附。當膜分離器5的液位信號為低液位時，開啟電磁閥6，待混凝反應器中的水流入膜分離器后，關閉電磁閥；鐵鹽水解產物在膜分離器中進一步與砷反應，生成的微小絮凝體被中空纖維膜組件7截留在膜分離器中，產水由出水泵8抽出，從而達到除砷的目的。混凝反應器采用曝氣攪拌，膜分離器采用曝氣攪拌，空氣分別由鼓風機9和鼓風機10提供。
試驗結果表明當水源水中的As(III)含量為0. 15mg/L時，次氯酸鈉投加量為 0. 5mg/L(以有效氯計)、氯化鐵投加量(以1 3+計)，采用生活飲用水標準檢驗方法檢測，出水中砷濃度低于0. 01mg/L,殘余鐵的含量低于0. lmg/L,能夠滿足生活飲用水衛生標準的要求。試驗裝置每天運行8小時(間歇運行)，中空纖維微濾膜的比通量隨著處理水量的增加而緩慢下降。當比通量降低至工作比通量以下時，將混凝反應器與膜分離器中的污泥排出，對膜進行清洗。膜反應器運行50天后，污染膜先后在自來水、pH值為2. 79 的鹽酸中分別浸泡12小時后，比通量能恢復到新膜的90. 2%，不可逆污染所占的比例僅為 9.8%，說明單純的鐵鹽絮凝體不會對微濾膜造成顯著的污染，故該方法對降低制水成本和該方法的推廣應用具有積極意義。
權利要求
1.氯氧化鐵鹽混凝微濾聯合除砷方法，其特征在于采用氯氧化劑氧化、鐵鹽混凝和中空纖維膜過濾聯合進行凈化除砷，其具體方法由以下步驟完成(1)在水源水進入混凝反應器的同時，向混凝反應器中投加氯氧化劑，水源水中不含 As(III)時不需投加；(2)1 3min后向混凝反應器中投加鐵鹽混凝劑；(3)氯氧化劑投加量由水源水中的As(III)含量確定，投加的氯氧化劑全部用于氧化 As(III)，在As (III)濃度為0. 10-0. 15mg/L的范圍內，投加氯氧化劑0. 5mg/L,以有效氯計， 將水中的As(III)氧化為As (V)；(4)鐵鹽投加量由水源水中的總砷和污染物含量確定，投加的鐵鹽全部用于除砷，在水源水中的總砷濃度為0. 10-0. 15mg/L的范圍內，投加鐵鹽％ig/L，以!^3+計，將水中總砷的濃度降低至0. 01mg/L以下，滿足飲用水衛生標準的要求；(5)混凝反應器以曝氣或機械攪拌的方式提供紊動，使氯氧化劑均勻分散，將As(III) 氧化為As(V)；同時使鐵鹽混凝劑水解并與水源水中的砷反應；(6)膜分離器以曝氣的方式提供紊動，鐵鹽水解產物與砷進一步反應，形成的含砷絮凝體通過中空纖維膜過濾分離去除。
2.按照權利要求1所述的氯氧化鐵鹽混凝微濾聯合除砷方法，其特征在于所述氯氧化劑是次氯酸鈉、或者是次氯酸鈣、或者是液氯、或者是二氧化氯。
3.按照權利要求1所述的氯氧化鐵鹽混凝微濾聯合除砷方法，其特征在于所述鐵鹽是氯化鐵、或者是硫酸鐵、或者是聚鐵。
全文摘要
本發明公開了一種采用氯氧化鐵鹽混凝微濾聯合的方法來去除飲用水中的砷。用氯氧化劑和鐵鹽加入混凝反應器中，以曝氣或機械攪拌的方式提供一定的紊動，使氯氧化劑將砷(III)氧化為砷(V)，同時鐵鹽水解產物與原水中的砷(V)形成絮凝體，經中空纖維膜分離而達到除砷的目的。本發明的有益效果在于向含砷的水源水中投加適量的氯氧化劑和鐵鹽，能夠使處理后水中殘余的砷和鐵含量滿足生活飲用水衛生標準的要求，對降低我國飲水型砷中毒的發病率有重要意義。基于本發明的中空纖維微濾膜組件可以根據需要設計成固定式或移動式，設計規模也可以靈活選取，適用于農村和偏遠地區以及野外供水或突發事件的應急供水。
文檔編號C02F9/04GK102167457SQ201110064498
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月17日 優先權日2011年3月17日
發明者張光輝, 顧平 申請人:天津大學