專利名稱：：從水中去除痕量污染物，尤其是砷的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于^ft水中痕量污染物，尤其是砷的方法A^置，其通itjiI4狄理所ii7K并在氧化過(guò)程中共^J定痕量物質(zhì)，以A^i定鐵^^;sj^的分離;jMi^f亍。
背景技術(shù)：
：因?yàn)檎J(rèn)^^分析技術(shù)的提高，在飲用水中存樹環(huán)N^/^^有害的物質(zhì)，甚至只是十分小的量(通常所說(shuō)的痕量物質(zhì))，已經(jīng)變成個(gè)人和官方注意的焦點(diǎn)。例如，飲用水中的砷(As)會(huì)增加人類患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。因此，官方已經(jīng)4ffeUD水中As的極P艮似5(Vg/l斷^f'j5叫/1。然而，這導(dǎo)致許多7jC廠^^]賄方法不能遵守5pg/l的極限值，由此聘不關(guān)閉或投資昂貴的;ff匕設(shè)備。直到今天，i^殳有用于本目的能將砷^J:膽常ii^的20-35^/1的7JC平斷^J'H氐于5畔/1的可盈利方法被知曉。這問^M^]低^4失量的地下水的水廠中特別顯著。在^^]鐵^^^*高的地下水的水廠里，這問題并不M，因?yàn)楫?dāng)7]Cit過(guò)傳統(tǒng)的辦法氧化處理，典型的方式如曝氣，直到鐵^^b慮器或:^定池中沉淀時(shí)，砷^ficlU匕的鐵^^^皮共^^定。然而，如果水中的鐵^J:不足以保證如期望的那樣將存在的砷及其他污染物(包括殺蟲劑)共沉淀，那么通過(guò)傳統(tǒng)的對(duì)水氧婦不可能去除砷。DE19745664A1//Hf了一種用于處理含砷水的方法，其中水;紘一^^^4失顆粒的M器，所頓豐lit過(guò)》'^^砂和鐵^f在隔絕氧氣下烘烤制得。在a器中，鐵通it7K中的溶解氧而^lL化為Fe(III)離子，所述離子和As形絲溶的砷酸4失。過(guò)量的Fe(III)離子以氫氡化鐵形式同時(shí)通過(guò)吸附結(jié)合As^J冗淀。因此As與顆豐l^合，由jtt^ii宜的區(qū)間內(nèi)而^D^去。當(dāng)i5^定Fe(in)化姊時(shí)，^^J的顆豐M目對(duì)快艇塊并且賄不經(jīng)常更換。制頓粒需要加工和能量。itW卜，如果^^:理的地下7jc氧^l低，則該方法要,iqt處理前供應(yīng)額外的^f'j反應(yīng)器中。總之，該已知方法工作量大，復(fù)雜并昂貴。US5951869描述了一反應(yīng)器，其中水用4狄理的同時(shí)供氧。該處理在一用纟3^粒作為鐵源的流化床中進(jìn)行。^^)刷匕床是一種高費(fèi)用和復(fù)雜的方法。EP0737650A2和US5368703使用電解法提供富含鐵的水。使用電,能高并復(fù)雜。以上所提到的方法具有的共同特點(diǎn)是進(jìn)^fe^t理時(shí)伴隨著曝^l要求該水從一開始就已經(jīng)具有適宜的氧襯。因此，該系^"在凈AIU匕的鐵^^^^定物阻塞的風(fēng)i^f加了。因此，仍存樹用于從徹水中，尤其絲于^l她下水的^^水中去除砷及^WHfct有害的痕量物質(zhì)的簡(jiǎn)單和可盈利的方法的需要。
發(fā)明內(nèi)容已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果^t理的水首先富含鐵，同時(shí)該水的氧^i:相對(duì)低，并且1^進(jìn)行強(qiáng)烈的曝氣的話，則可以通過(guò)一種簡(jiǎn)單得多并且同時(shí)^r口有效的方式AMM尤其是飲用水)中除去砷、^^的殘留殺蟲劑及^M1tt有害的痕量物質(zhì)。因此，本發(fā)明涉及一種用于凈化水中痕量污染物，尤其是砷的方法，該方法通itiiH狄理所i^K并在氧化過(guò)程中共^i定痕量物質(zhì)，以;sj^定鐵^^及g的分離4u^f亍，^##于_首先，7j^p^4失材料接觸以使該水富^4失^^，-然后，富含鐵的7jcii行氧化以共沉淀痕量污染物和氧化的鐵4^物，并且-i^，AMc中分離^J定的^^。該鐵^^物可通過(guò)簡(jiǎn)單可靠的方式以可接受的成^t過(guò)如下方式而凈M口入到水中將該7K^^I失材料接觸，該含鐵材^il鐵礦石或金屬鐵，特別是鐵屑或切屑，它們可以以來(lái)自切削機(jī)的、jm^鐵形式的便宜廢物而獲得。這可以通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)7j^総由4itr石，名頓粒，4M或切屑或其它^^T具有;^面的天然^4失材^f"構(gòu)成的床。水可#布在該床上，例如通過(guò)自然地噴灑于該^MU^行，并JL^經(jīng)M船，該7]c從該床的底4H^靠適宜的開口被排走。然后，被《狄理過(guò)的7j^皮引向常規(guī)的曝氣器，以及如果必要的話的適宜的池慮器，例如砂)慮器，以便除去砷及^k^量物質(zhì)。ii種處理以常旨i^^f亍并且確保共^定砷及^U:物質(zhì)所需的鐵^^的W定。在一M實(shí)施方案中，在j^定和分離鐵m^后，7jC^返回一次或幾次以重新與^4失材料接觸。通iiit個(gè)處理，砷及雞痕量物質(zhì)的^t可被進(jìn)一步降低。因此，4娥本發(fā)明的方法可通過(guò)一種可盈利的方式制^UII水中對(duì)^^害鉢平。'"、、才—特殊實(shí)施方案，在^^條降下，如在適宜的封閉系統(tǒng)中，如密閉箱中，7K4^4失材料接觸。因jtb^Fe(niH^^的形成和鐵^^的早期^定得以減少。本發(fā)明的應(yīng)用范圍將從以下的詳細(xì)說(shuō)明中可知。不過(guò)顯然，用于說(shuō)明本發(fā)明^it實(shí)施方案的該詳細(xì)說(shuō)明和特定實(shí)施例僅^i作為實(shí)例的形^出的，并JLMt落在^^發(fā)明范圍內(nèi)的變^f沐修^t于閱讀了該詳細(xì)說(shuō)明的4^頁(yè)域技^A員來(lái){兌也而易見的。實(shí)施4^發(fā)明的最佳方式在寸用作^J水的地下水進(jìn)^t皿理的過(guò)程中，一種處理工藝是M下水中除去含有的鐵和錳。il^通錄水廠中簡(jiǎn)單IU沐i^慮而完成的。傳MJi是要進(jìn)行這種處理的，這是因?yàn)榈叵滤?jīng)常包^(口此高濃度的鐵以致于不得不在配7jc前將其除去。在地下水中的鐵^^含量(所述^^;主要是Fe(II)^^)對(duì)^iL害，但是可能引起細(xì)菌滋長(zhǎng)(鐵氧化細(xì)菌)、在配水系統(tǒng)中沉淀、使W^水池變色、引起不好的p^it^混濁的問題。鐵依靠瀑^赫的;;^定與itj慮4皮去除。如上所述，；ut痕量污染物與鐵^^共沉淀，因此滿足針對(duì)這些物質(zhì)而制定的極限M常是不成問題的。然而，不^/斤有的水廠^^JI]具有這種高4A^的地下水。扭些7K廠中，在As從5(Vm/l到5nm/1斷氐一個(gè)數(shù)量級(jí)的情況下，新的更為嚴(yán)格的極限值會(huì)引^重的問題，狄因?yàn)橛貌欢嗔康蔫F^^進(jìn)行共^定并不十分有效。目前已^^現(xiàn)，才鵬本方法，通錄常^LIU沐W定氧化的鐵^^(典型地為Fe(III))之前確保水中含有足夠高的4A^1，可以以一種令人吃驚的簡(jiǎn)單方式#^大用水中的As及，有害物質(zhì)的M下降到充刺氐于強(qiáng)制極限值。to^，水中的4A^JL通過(guò)使7j^具有適當(dāng)大的接觸面積的鐵材料密切接觸來(lái)得到提高。一種便宜的材料是鐵切屑，其可作為積樹口工的廢產(chǎn)物而獲得，所述切屑在^I前^m以除去剩輛切削油。另一種材料是4^戶石。實(shí)際上，7K4鐵材料間的接觸可通斷適宜的鐵材料床噴灑來(lái)完成，例如該鐵材料;l^度為10-30cm的鐵切屑層并且^f皮i^在由塑料或不辦岡制成的穿孔盤中。鐵切屑床的厚度被調(diào)整以實(shí)S^斤要求量的鐵被添加到水中。盤的底部具有多個(gè)孔，比如具有3-4咖直徑的孔。水以確保好的均勻分布的方式供給到鐵切屑^Ji。這可以以^M頁(yè)域技^A員熟知的方式完成，例如依靠適宜數(shù)量的噴嘴iUi皮改作具有多個(gè)孔的滴水盤的高架式布水盤，以使該鐵切屑床不斷的i^K噴灑。該水因jttjyf4失銹/鐵，^H吏水中的鐵^J:增加。如此富^H失的水歸以傳統(tǒng)的方^iiit^化、^^定和分離，通常依靠沉降和/或&慮iMi行處理，以獲得純的々j^J水，所ii7jc^僅不^^4失和錳，而且不含樹痕量污染物，例如與Fe(niMt^共^J定的As和殺蟲劑。如上所述，鐵氧化可通itijl用常規(guī)啄^j:置以本身已知的方式完成，比如采用濺灑器、滴7jc^型的薄板、階式膝^置或者通過(guò)吹送空^ii氧氣，從而導(dǎo)致Fe(III)化合物的沉淀和分離。在一有利的實(shí)施方案中，氧化以在EP專利No.1070022中所述類型的曝M置來(lái)完成。通常地，該裝置和普通的已知階式曝^置相比可獲得比其效果高IO倍的水的氧化。使用適宜的尺寸即可獲得大約95%的齡。EP1070022提供了用于水處理的膝^J^置，^ff助帶孑Ul，該tl^形絲孔的板，在處理開始時(shí)7j^緣這些孑L并變成液滴。在該帶孑U1之下是確保液滴分開的組件。該組件包括幾層管^t件，所述管中的每個(gè)管的壁由絲網(wǎng)構(gòu)建成。^"層中的管狀元件是水平JM目互平^i殳置的，而相鄰層的管狀元件則船匕垂直。該曝n^置的操怍方法包括地下水被^A到該單元的頂部并向下流經(jīng)管狀元件，使水滴沖擊障礙60-80次并在7j^皮收集在收集容器或盆(扭;fft的水可被收缺)中之前^^^^L滴。氧化的鐵^^在收集容器中沉淀，扭匕它們可^it需要通過(guò)輕微的沖洗^)^去。隨后，如果需要的話，7jc可被過(guò)濾，典型地是^^、濾器中，以保^ii一步沉淀鐵和痕量物質(zhì)。然而在許多情況下，在收集容器中的分離;IA夠有效的，因jtb^慮可被省去。結(jié)合以上所述的曝^置，上述的鐵材料床，例如以上所述的在塑料或不辦岡制成的帶孑L盤中的鐵切屑床，可直接i^在該啄^;^Ji。因此，地下7jc可;fAiL接^A^鐵切屑床^Ji的分配盤中，在此水首先;:腿4M床而無(wú)需進(jìn)一步^il，在此它富含可氧化的鐵^^物，由此它流經(jīng)啄^置，以確保鐵化^的沉淀和痕量污染物的共^定。如上所述，在已知膝^置中，在收集^H或盆中的沉it^經(jīng)常令人滿意的，然而如有必要，在艇的itii過(guò)程中，比如^^h慮器中，可^>定結(jié)合了痕量物質(zhì)的剩^l失^^。在實(shí)際中,^4失材料床的尺寸的確定^f吏WHi7K獲得為了結(jié)合存在的As、殺蟲劑及M有害痕量物質(zhì)所需的鐵^H^物的量，以用于有^降它們與在曝氣工藝中^定的4^合。然而，初始的實(shí)驗(yàn)也已經(jīng)證實(shí)殺蟲劑和MTBE(曱M丁M)與氧化的鐵^^物的共;;ti定。才娥本發(fā)明方法的一個(gè)潛在用途涉AA化學(xué)處理的廢物如化學(xué)處理的^Mt廢料中除去殘余的砷。^t廢料浸在7jc池中，其中殘余的砷最終滲7^K中。來(lái)自池中的7jc連續(xù)地被^ili^^^4失^^物的床并進(jìn)一步經(jīng)過(guò)曝^^置并由itb^循環(huán)回到該水池。沉淀的鐵^^物結(jié)合溶解在水中的砷并ib冗降在池底。該方法持續(xù)進(jìn)行，直到^#中洗出的砷&'令人滿意的程度。才Mt本發(fā)明的方法和裝U不復(fù)雜和便宜的。使水富含鐵^^,iOl其精確的鐵^^的的劑量，因?yàn)樵诰哂羞m宜尺寸孔的塑料盤中用于射己水穿過(guò)鐵切屑的適宜系統(tǒng)已經(jīng)^L^i^長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)以有效的方式工作，比如6個(gè)月，直到該鐵切屑應(yīng)該凈ic^換為止。因此，該裝置可由無(wú)需^f可專門訓(xùn)練的人監(jiān)視并JL^發(fā)展中國(guó)家中^^和在工業(yè)化國(guó)家中^^]一樣有效。參考附圖下面糾細(xì)描ii^發(fā)明，其中圖1是才Nt本發(fā)明的具有iU在瀑^^置之Ji的鐵切屑床的裝置示意圖，和圖2顯示在塑料盤中的鐵切屑床。脅實(shí)施方式如圖1所示，地下7j^皮泵l^i^裝置頂部到i^'離水盤2，由此它被均勻分布地^it^/10cm厚的鐵切屑床3，所ii^iM在帶孔塑^4中。在它^fL^床3的過(guò)程中，水獲取鐵，主要是Fe(II)化^的形式。水從塑料盤4向下滴至如在EP1070022中所述類型的膝^置，扭匕，7j^在裝滿如上所述的特殊管^t件的膝氣室5中有效膝氣，所述管^L件確^Mi5'J95%的空氣^^度。啄氣后的7j^皮引至收^^6，扭匕，^定的鐵^^和砷及^W:物質(zhì)共^定。在一簡(jiǎn)單實(shí)施方案中，純的^JU水可從該收集容器6中直#^皮取出，it^因?yàn)殍FW定物的沉降確保了充分的分離。為改善沉降，來(lái)自收集絲6的水可通過(guò)泵7被供應(yīng)給妙)慮器8，由此可取出純的，水9。在另一實(shí)施方案中，膝氣室5可被制成為空的重力室，扭匕，來(lái)自帶孔塑料盤4的水滴在自由下落到收集容器6的過(guò)程中被膝氣。如^t理的^bJO"有高于極限值5pm/1的As^*，收集容器6中的水可經(jīng)過(guò)管10被泵再循環(huán)至裝置頂部的滴7JC盤2，以通it^加鐵和隨后的膝氣與艦進(jìn)樹新處理。實(shí)施例1在EP1070022中所述類型的瀑U置(Microdrop"MPlL,可獲自MicroDropAqua,Taastrup，丹幻的上方，在約700x550mm的帶孔塑料盤中i^有10cm厚的4M床，所it^具有高架的滴水盤用于布水。具有^il失^i:和30卯m的As的地下水以0.5mVh的流f^皮引AJij滴水盤的上方。當(dāng)Wu^該4M床時(shí)，水獲取約lmg4A/升。在膝氣iii'j95%的俯和度并在該收集容器中沉淀鐵后，由itM皮取走的水具有10ppm的As舍量，也t^l初始As^t的三分之一。在單一經(jīng)過(guò)之后，該水可被再循環(huán)進(jìn)行新的鐵處理、曝，沉淀，由此減低As濃度到約3-4ppm，其為低于々JUU水新的^格的極限值的數(shù)值。實(shí)施例2本實(shí)施例說(shuō)明了^4t本發(fā)明提供0，05-1.0mVh流量^fi殳置在水廠中的裝置。鐵切屑被iM在800x605咖帶孑L塑料盤中的10cm厚的床中。在裝置啟動(dòng)之前，鐵切屑^7jC貪灑4天以保iiMt其表面上形成鐵銹。在裝置啟動(dòng)后的第一天，對(duì)供應(yīng)的地下水、^il4贈(zèng)后的水、曝氣H^的收集容器(槽)中的水和砂濾器流出物中的水分別進(jìn)行分析。結(jié)果Ml。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>明顯可見，As的5蹄/1的極P艮值已經(jīng)滿足。才Nt經(jīng)驗(yàn)，使用的鐵切屑是一種可用6個(gè)月的^更宜材料。當(dāng)在膝氣前用纟失切屑處m下水時(shí)，應(yīng)當(dāng)?shù)以阼F切屑Ji^在嚴(yán)重的涂層，所ii^層能E!L5f4失^^#^^水中。為了避免形成涂層，水不應(yīng)該長(zhǎng)時(shí)間的與鐵切屑床##接觸。實(shí)際上，在流經(jīng)鐵切屑床富集4A^水應(yīng)立即在膝^置中進(jìn)行強(qiáng)烈的曝氣處理，由此鐵^^朽ic^定，4分在l^的收集槽中，1分^^慮器中。本發(fā)明在此已進(jìn)行了描述，顯然它在許多方面也可被改變。這樣的變化并不初C認(rèn)為;U3L離了發(fā)明的保護(hù)范圍，并JJ斤有這樣的改變對(duì);^4頁(yè)域技^A員而言顯而易見是可被現(xiàn)醉為包含在附加的相^要求的保護(hù)范圍中。權(quán)利要求1、一種用于凈化水中痕量污染物，尤其是砷的方法，該方法通過(guò)用鐵處理所述水并在氧化過(guò)程中共沉淀痕量物質(zhì)，以及沉淀鐵化合物的分離來(lái)進(jìn)行，其特征在于-首先，水和含鐵材料接觸以使該水富含鐵化合物，-然后，富含鐵的水進(jìn)行氧化以共沉淀痕量污染物和氧化的鐵化合物，并且-最后，從水中分離沉淀的化合物。2、4WJ要求1所述的方法，^#;^于該^4失材料是4^廣石或金屬鐵，包^4頓粒，鐵屑或切屑，或者其它任何具有W面的天然^4失材料。3、權(quán)利要求1或2所述的方法，^##于水在>^^*下與>^4失^^["接觸o4、相力j^"求l、2或3所述的方法，其特4iE^于鐵與7jc之間的接觸通ii^設(shè)置于曝氣器上方的床中的含鐵材^H4行自然噴灑來(lái)實(shí)現(xiàn)。5、權(quán)利要求1所述的方法，^#4^于在氧化過(guò)程中共^定痕量物質(zhì)及鐵^^j^定以^Ji^的分離^,7jC^皮再循環(huán)一次或幾次以重新進(jìn)行包括添加附加量的鐵^^以;sji^的氧化、^^定鐵4^^和分離的處理。6、前^^U'J要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于共沉淀的痕量物質(zhì)包括砷和/或殺蟲劑。7、通過(guò)共^i定痕量物質(zhì)爭(zhēng)f匕水中痕量污染物的裝置，包括用于氧4沐^J定鐵^^以及赫的分離的膝氣器(5)，^ft棘于在膝氣器(5)之前引/Jf)于向水中提^4失^^物的組件(2，3，4)。8、^U'j要求7所述的裝置，^#4^于用于提#4失^^的組件包括用于在4細(xì)粒，鐵屑或切屑，鐵礦石或其它任何具有大表面的天然^4失材料的床(3)上分配水的配7JC裝置(2)，以M該床的下面用于流出物或富含鐵的水的一個(gè)或多忖口。9、權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于用于向水中提^4失^^物的組件(2，3，4)iM在用以形成液滴的帶孑L^^Ji,所述帶孑UM^L位于由多個(gè)管^L件構(gòu)成的液滴M組件之Ji,該管#件為具有由絲網(wǎng)制成的管壁的管的形式，所述管^t件以幾^HH亍管^t件的水平層的方^^，這些管狄件的堆積方式使得在一層中的管狀元件的縱軸相對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)相鄰層中的管;Rit件成角度i^文置，M角度為90°。10、4W澳求7到9所述的裝置，其特征在于該裝置進(jìn)一步包括用來(lái)再循環(huán)處理過(guò)的水到用于向水中提#1失^^的組件(2，3，4)的循環(huán)管(10)。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于凈化水中痕量污染物，尤其是砷的方法及裝置，其通過(guò)在氧化及沉淀鐵化合物以及隨后的分離過(guò)程中共沉淀痕量物質(zhì)來(lái)進(jìn)行。通過(guò)在氧化之前將水與含鐵材料接觸提高水中的鐵含量來(lái)改善共沉淀。砷和其他對(duì)健康有害的痕量物質(zhì)可用簡(jiǎn)單方式從水中被有效去除，由此能夠滿足在飲用水中更加嚴(yán)格的砷限制。文檔編號(hào)C02F1/58GK101248014SQ200680016110公開日2008年8月20日申請(qǐng)日期2006年5月11日優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日發(fā)明者F·勒貝馳申請(qǐng)人:微滴愛克有限責(zé)任公司