一種利用高鐵酸鹽強化臭氧氧化去除水中有機污染物的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種水處理方法，具體涉及一種臭氧氧化去除水中有機污染物的方 法。
【背景技術】
[0002] 臭氧氧化在水處理中應用十分廣泛。臭氧作為一種強氧化劑，能有效去除色度、嗅 味以及多種有機微污染物。單獨臭氧氧化具有選擇性，只能氧化部分有機污染物（含富電 子基團），而且大多數只是結構、分子量的變化，礦化程度不高。因此需要采用催化臭氧氧化 技術，例如UV/0 3、H202/03以及過渡金屬催化劑等催化臭氧分解產生羥基自由基。羥基自由 基是具有強氧化性的尚活性物種，對有機物的氧化沒有選擇性，能大幅提尚對有機微污染 物的去除效率。但是現有的臭氧氧化和催化臭氧氧化技術受水中背景物質的影響很大。例 如，在氏0 2/03用于污水廠二級出水處理的工程實際中發現，即使投加大量的H 202，臭氧去除 難降解有機物的效率也無明顯提高。因為水中的背景有機物競爭消耗了大量的臭氧和羥基 自由基，使得臭氧、羥基自由基的有效濃度降低。要達到較好的微污染物去除效果，就必須 提高臭氧投量，導致運行成本增加，而且臭氧投量的提高會增加含溴含碘消毒副產物（溴 酸鹽、溴代有機物、碘代有機物等）的生成。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是為了解決現有臭氧氧化法受水中背景成分影響大，臭氧和羥基自 由基有效濃度低，導致臭氧投加量大的問題，而提供了一種利用高鐵酸鹽強化臭氧氧化去 除水中有機污染物的水處理方法。
[0004] 本發明利用高鐵酸鹽強化臭氧氧化去除水中有機污染物的方法按下列步驟實 現：
[0005] 向含有有機污染物的水源水中投加0. 1~30mg/L高鐵酸鹽進行預氧化處理，攪拌 反應1~30min后通入0. 2~30mg/L的臭氧繼續攪拌反應，從而完成高鐵酸鹽強化臭氧氧 化去除水中的有機污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀、高鐵酸鈉中的一種或兩種的 混合物。
[0006] 本發明所述的高鐵酸鹽本身作為一種強氧化劑，能選擇性地氧化部分微污染物， 與臭氧起到共同氧化的作用；其次，高鐵酸鹽與有機物反應原位生成的過氧化氫能引發臭 氧分解產生高活性氧化劑羥基自由基（丨丨：：〇2 〇丨丨1 +丨丨〇：：，丨丨〇:+〇.; - ? 〇丨丨+〇:* + 〇:), 大大提高對難降解有機物的去除效率。同時，高鐵酸鹽在預氧化階段氧化水中背景有機物， 減少背景成分對臭氧和羥基自由基的捕獲消耗，提高臭氧、羥基自由基的有效濃度，降低臭 氧投量，含溴含碘消毒副產物生成量少，適合大規模應用。
[0007] 該利用高鐵酸鹽強化臭氧氧化去除水中有機污染物的方法相比于臭氧單獨氧化 對污染物的去除率提高了 30 %~50 %，使臭氧的投量減少20 %~50 %，可以使溴酸鹽產生 量減少40 %~70 %，可以使含碘副產物產生量減少30 %~60 %。
【具體實施方式】
[0008]【具體實施方式】一：本實施方式利用高鐵酸鹽強化臭氧氧化去除水中有機污染物的 方法按下列步驟實現：
[0009]向含有有機污染物的水源水中投加0. 1~30mg/L高鐵酸鹽進行預氧化處理，攪拌 反應1~30min后通入0.2~30mg/L的臭氧繼續攪拌反應，從而完成高鐵酸鹽強化臭氧氧 化去除水中的有機污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀、高鐵酸鈉中的一種或兩種的 混合物。
[0010] 本實施方式尚鐵酸鹽的投加量是以Fe計。尚鐵酸鹽為尚鐵酸鐘和尚鐵酸納為混 合物時可按任意比混合。向含有有機污染物的水源水中投加〇. 1~30mg/L高鐵酸鹽，此處 是指水源水中高鐵酸鹽的濃度為0. 1~30mg/L。
[0011] 本實施方式所述高鐵酸鹽是一種綠色氧化劑，在較寬的pH范圍內具有強氧化性， 其氧化具有選擇性，易于氧化含富電子基團的化合物，如酚類、胺類、烯烴類以及含氮、硫的 化合物。高鐵酸鹽最終還原產物為三價鐵，進一步水解具有一定的混凝效果，在混凝、沉淀、 過濾階段被去除，而且排放后對環境友好，無毒無害。高鐵酸鹽反應過程中原位生成的過氧 化氫引發臭氧產生羥基自由基，大大提高對難降解污染物的去除效率；高鐵酸鹽在預氧化 階段氧化去除水中消耗臭氧和自由基的背景成分，降低臭氧投量，提高后續自由基的產率 和利用率。
【具體實施方式】 [0012] 二：本實施方式與一不同的是含有有機污染物的水源 水中有機污染物的濃度為〇. 00001~1000yg/L。其它步驟及參數與一相同。
[0013]【具體實施方式】三：本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是所述的有機污染物 為硝基苯、雌二醇、雌酮、雌三醇、己烯雌酚、17a-乙炔基雌二醇、異黃酮、玉米赤霉烯酮、 壬基酚、辛基酚、卡馬西平紅霉素、磺胺甲惡唑、甲氧芐氨嘧啶、羅紅霉素、氧氟沙星、若氟沙 星、阿替洛爾、安定、酮基布洛芬、降固醇酸、卡巴咪嗪、萘普生、布洛芬、克霉唑、撲熱息痛、 碘胺嘧啶、氯霉素、雙氯芬酸、苯扎貝特、二甲苯氧庚酸、卡馬西平、莠去津、敵敵畏、草甘膦、 毒死蜱、七氯、馬拉硫磷、五氯酚、六六六、樂果、對硫磷、滅草松、甲基對硫磷、百菌清、呋喃 丹、林丹、溴氰菊酯、2, 4-滴、滴滴涕、氰化物、1，1-二氯乙烯、1，2-二氯乙烯、1，2-二氯苯、 1，4-二氯苯、三氯乙烯、三氯苯、六氯丁二烯、丙烯酰胺、四氯乙烯、甲苯、環氧氯丙烷、苯、苯 乙烯、苯并芘、氯乙烯、氯苯、二（2-乙基己基）己二酸酯、二溴乙烯、二噁英、土臭素、五氯 丙烷、雙酚A、丙烯腈、丙烯酸、丙烯醛、四乙基鉛、戊二醛、甲基異莰醇-2、多環芳烴、多氯聯 苯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、環烷酸、苯甲醚、萘酚、丁基黃原酸、氯化乙 基汞、碘普羅胺、碘海醇、泛影葡胺、泛影酸鈉、碘化油、碘克沙醇中的一種或多種混合物。其 它步驟及參數與【具體實施方式】一或二相同。
[0014]【具體實施方式】四：本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是所述的含有有 機污染物的水源水為飲用水源水或污水廠二級出水。其它步驟及參數與【具體實施方式】一至 三之一相同。
[0015]【具體實施方式】五：本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是以固體高鐵酸 鹽或者高鐵酸鹽溶液的形式向含有有機污染物的水源水中投加〇. 1~30mg/L高鐵酸鹽進 行預氧化處理。其它步驟及參數與【具體實施方式】一至四之一相同。
【具體實施方式】 [0016] 六：本實施方式與一至五之一不同的是向含有有機污 染物的水源水中投加2~20mg/L高鐵酸鹽進行預氧化處理。其它步驟及參數與具體實施 方式一至五之一相同。
【具體實施方式】 [0017] 七：本實施方式與六不同的是向含有有機污染物的水 源水中投加3~12mg/L高鐵酸鹽進行預氧化處理。其它步驟及參數與六相 同。
【具體實施方式】 [0018] 八：本實施方式與一至七之一不同的是通入2~ 20mg/L的臭氧繼續攪拌反應。其它步驟及參數與一至七之一相同。
【具體實施方式】 [0019] 九：本實施方式與一至八之一不同的是通入0.2~ 30mg/L的臭氧繼續攪拌反應2~30min。其它步驟及參數與一至八之一相同。
【具體實施方式】 [0020] 十：本實施方式與一至九之一不同的是臭氧的投加方 式為通入臭氧氣體。其它步驟及參數與一至九之一相同。
[0021] 實施例一：本實施例利用高鐵酸鹽強化臭氧氧化去除水中有機污染物的方法按下 列步驟實現：
[0022]向含有0? 001 y g/L雌酮的飲用水源水中投加2mg/L高鐵酸鹽（以Fe計）進行預 氧化處理，攪拌反應lOmin后通入2mg/L的臭氧繼續攪拌反應20min，從而完成高鐵酸鹽強 化臭氧氧化去除水中的有機污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀和高鐵酸鈉混合物的 水溶液。
[0023] 本實施例出水中雌酮的濃度為0. 00025yg/L，去除率達75%，相較于單獨臭氧氧 化，雌酮的去除率提高30%，臭氧投加量減少20%。
[0024] 實施例二：本實施例利用高鐵酸鹽強化臭氧氧化去除水中有機污染物的方法按下 列步驟實現：
[0025] 向含有0? 04yg/L雌酮的污水廠二級出水中投加5mg/L高鐵酸鹽（以Fe計）進 行預氧化處理，攪拌反應20min后通入10mg/L的臭氧繼續攪拌反應20min，從而完成高鐵酸 鹽強化臭氧氧化去除水中的有機污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀和高鐵酸鈉混合 物的水溶液。
[0026] 本實施例出水中雌酮的濃度為0. 002yg/L，去除率達95%，相較于單獨臭氧氧 化，雌酮的去除率提高45%，臭氧投加量減少35%。
[0027] 實施例三：本實施例利用高鐵酸鹽強化臭氧氧化去除水中有機污染物的方法按下 列步驟實現：
[0028] 向含有30yg/L卡馬西平的飲用水源水中投加2mg/L高鐵酸鹽（以Fe計）進行 預氧化處理，攪拌反應lOmin后通入2mg/L的臭氧繼續攪拌反應25min，從而完成高鐵酸鹽 強化臭氧氧化去除水中的有機污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀和高鐵酸鈉混合物 的水溶液。
[0029] 本實施例出水中卡馬西平的濃度為0. 12yg/L，去除率達99. 6%，相較于單獨臭 氧氧化，卡馬西平的去除率提高40%，臭氧投加量減少20%。
[0030] 實施例四：本實施例利用高鐵酸鹽強化臭氧氧化去除水中有機污染物的方法按下 列步驟實現：
[0031] 向含有250yg/L卡馬西平的飲用水源水中投加lOmg/L高鐵酸鹽（以Fe計）進 行預氧化處理，攪拌反應30min后通入15mg/L的臭氧繼續攪拌反應25min，從而完成高鐵酸 鹽強化臭氧氧化去除水中的有機污染物；其中所述的高鐵酸鹽為高鐵酸鉀和高鐵酸鈉混合 物的水溶液。
[0032] 本實施例出水中卡馬西平的濃度為0. 5yg/L