專(zhuān)利名稱：一種用于飲用水應(yīng)急處理的臭氧高級(jí)氧化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種臭氧高級(jí)氧化技術(shù)，主要用于飲用水應(yīng)急處理，在臭氧氧化過(guò)程中加入負(fù)載鐵的活性炭，促進(jìn)臭氧分解生成羥基自由基提高難氧化污染物去除率的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，我國(guó)飲用水水源突發(fā)性污染事故頻發(fā)，對(duì)飲用水安全造成了巨大的壓力。 常規(guī)的飲用水處理工藝很難保證人們對(duì)飲用水質(zhì)的安全需求，難以保證突發(fā)污染時(shí)的飲用水安全，迫切需要有效的凈水工藝保障飲用水的安全。國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)研究與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果表明，受污染水源水經(jīng)過(guò)常規(guī)的混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒工藝只能去除水中有機(jī)物的20% 30%。另外，水中溶解性有機(jī)物的存在不利于破壞膠體的穩(wěn)定性，從而常規(guī)處理工藝對(duì)原水濁度的去除效果也明顯下降。臭氧氧化技術(shù)作為一種有效去除有機(jī)污染物的凈水工藝，在地表水處理得到越來(lái)越多的應(yīng)用。臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，其氧化還原電位是2. 07V，臭氧氧化有機(jī)物包括兩種途徑一種是臭氧分子直接與污染物反應(yīng)，一種是臭氧分解產(chǎn)生氧化性更強(qiáng)的羥基自由基， 羥基自由基與污染物反應(yīng)難降解有機(jī)物。臭氧分子氧化有很強(qiáng)的選擇性，易進(jìn)攻有機(jī)物電子云密度大的基團(tuán)，對(duì)飽和有機(jī)物氧化能力較弱。因而對(duì)于一些高穩(wěn)定性、難降解的有機(jī)物，如醇類(lèi)、脂肪酸、氯代有機(jī)物、多環(huán)芳烴及有機(jī)農(nóng)藥等，氧化效率很低，在有限的水處理時(shí)間內(nèi)去除率很低。臭氧分解產(chǎn)生的羥基自由基氧化還原電位為2. 80V,氧化有機(jī)物沒(méi)有選擇性。因此，當(dāng)飲用水源發(fā)生突發(fā)污染時(shí)，在飲用水廠的臭氧氧化工藝中，加入催化劑催化臭氧產(chǎn)生羥基自由基去除難氧化污染物是可行的。催化臭氧分子產(chǎn)生羥基自由基的金屬氧化物主要是一些典型的過(guò)渡金屬氧化物 (如Fe203> MnO2, CuO、NiO、Co3O4, TiO2^Al2O3等)和負(fù)載型的貴重金屬氧化物(如Ru、Pd)。 但是有些金屬氧化物催化效果并不理想，很多負(fù)載型催化劑制作過(guò)程復(fù)雜且且原料昂貴。 在應(yīng)急情況下，需要制作簡(jiǎn)單、原料廉價(jià)、催化效果優(yōu)越的催化劑?；钚蕴课绞且环N常用的應(yīng)急處理工藝，在突發(fā)事故發(fā)生時(shí)，通常向原水中投加粉末活性炭吸附污染物。很多報(bào)道稱，活性炭能催化臭氧，提高臭氧降解難氧化污染物的效果?；钚蕴看呋粞跞コ廴疚?，不僅能發(fā)揮活性炭的吸附能力，而且能催化臭氧產(chǎn)生羥基自由基，提高臭氧的氧化能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為飲用水突發(fā)污染事故提供一種有效的處理工藝，在臭氧氧化過(guò)程中投加負(fù)載鐵的活性炭(AC-Fe)，將臭氧氧化與活性炭吸附結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)并產(chǎn)生積極的協(xié)同作用。本發(fā)明的方法步驟如下向原水中投加Ade粉末，隨后進(jìn)入臭氧接觸曝氣， 臭氧出水再進(jìn)入常規(guī)的飲用水處理流程；或者原水直接進(jìn)入裝有AC-Fe層的臭氧接觸塔， 臭氧出水再進(jìn)入常規(guī)的飲用水處理流程。本工藝中使用的AC-Fe制備過(guò)程如下市售煤質(zhì)活性炭粉與硝酸鐵溶液混合均勻，置于25°C環(huán)境下震蕩M小時(shí)后，105°C熟化12小時(shí)，最后根據(jù)使用工藝直接使用粉末 Ade或者擠壓成粒使用。其中活性炭與鐵質(zhì)量比為1 0.05。本工藝特別適用于難氧化有機(jī)污染物的去除，在臭氧連續(xù)曝氣的條件下，加入 AC-Fe催化效果較為明顯。在實(shí)驗(yàn)室的條件下，臭氧氧化30分鐘后，加入20mg/L的AC-Fe 比單獨(dú)臭氧氧化污染物去除效果提高45%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加入AC-Fe、臭氧濃度0. 5mg/L 時(shí)與單獨(dú)臭氧、臭氧濃度1. Omg/L時(shí)，對(duì)污染物的降解效果基本相同?？梢?jiàn)，在臭氧處理難氧化有機(jī)污染物時(shí)，加入活性炭可以減少臭氧的投加量，從而節(jié)約處理成本。而且此投加量是水廠常用的粉末活性炭投加量，對(duì)水廠的后續(xù)處理工藝不會(huì)造成大的影響。因此應(yīng)急污染事故發(fā)生時(shí)，在不影響水廠正常運(yùn)行的情況下，投加AC-Fe聯(lián)合臭氧氧化是去除污染物的有效措施。臭氧氧化聯(lián)合AC-Fe工藝也可用于水廠常規(guī)處理流程，在臭氧接觸池加入AC-Fe 層或Ade床，可以提高臭氧去除難氧化有機(jī)物的效果。在活性炭上負(fù)載鐵后，在臭氧氧化過(guò)程中會(huì)有部分鐵溶出，因此臭氧氧化聯(lián)合AC-Fe較適宜用于預(yù)處理工藝。這樣溶出的鐵會(huì)在混凝、沉淀過(guò)程中除去，而且鐵的存在會(huì)有助于提高混凝效果。


圖1是AC-Fe催化臭氧氧化工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1向原水中投加AC-Fe粉末，投加量最好不要超過(guò)20mg/L，經(jīng)過(guò)30-120分鐘吸附后， 進(jìn)入臭氧接觸氧化池氧化，有機(jī)物的去除主要在此步驟完成。出水中的殘余臭氧會(huì)在AC-Fe 的作用下迅速分解，出水再依次進(jìn)入水廠的常規(guī)處理工藝。加入的AC-Fe在后續(xù)的混凝沉淀過(guò)程中除去，通過(guò)排泥除去。實(shí)施例2原水進(jìn)入裝有AC-Fe層的臭氧接觸塔1進(jìn)行臭氧催化氧化，出水進(jìn)入后續(xù)常規(guī)處理工藝。具體處理流程見(jiàn)圖1。
權(quán)利要求
1.一種用于飲用水應(yīng)急處理的臭氧高級(jí)氧化工藝，該工藝具體描述如下在臭氧氧化過(guò)程中投加負(fù)載鐵的活性炭(AC-Fe)，將臭氧氧化與AC-Fe吸附結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)并產(chǎn)生積極的協(xié)同作用。向原水中投加AC-Fe，隨后進(jìn)入臭氧接觸曝氣，臭氧出水再進(jìn)入常規(guī)的飲用水處理流程；或者原水直接進(jìn)入裝有Ade層的臭氧接觸塔，臭氧出水再進(jìn)入常規(guī)的飲用水處理流程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于在使用Ade催化臭氧氧化有機(jī)物，主要原理是AC-Fe 促進(jìn)臭氧分解產(chǎn)生羥基自由基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2，AC-Fe制備過(guò)程如下市售煤質(zhì)活性炭粉與硝酸鐵溶液混合均勻，置于25°C環(huán)境下震蕩M小時(shí)后，105°C熟化12小時(shí)，最后根據(jù)使用工藝直接使用粉末 Ade或者擠壓成粒使用。其中活性炭與鐵質(zhì)量比為1 0.05。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于AC-Fe投加量為20mg/L時(shí)即有很好的催化效果。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，臭氧聯(lián)合AC-Fe也可用于水廠的常規(guī)處理流程。
全文摘要
一種用于飲用水應(yīng)急處理的臭氧高級(jí)氧化工藝，該工藝具體描述如下在臭氧氧化過(guò)程中投加負(fù)載鐵的活性炭(AC-Fe)，將臭氧氧化與AC-Fe吸附結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)并產(chǎn)生積極的協(xié)同作用。向原水中投加AC-Fe，隨后進(jìn)入臭氧接觸曝氣，臭氧出水再進(jìn)入常規(guī)的飲用水處理流程；或者原水直接進(jìn)入裝有AC-Fe層的臭氧接觸塔，臭氧出水再進(jìn)入常規(guī)的飲用水處理流程。與單獨(dú)臭氧氧化工藝相比，該工藝可大大提高難氧化污染物的去除率。
文檔編號(hào)C02F1/78GK102464400SQ20101053687
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者凌文翠, 張濤, 強(qiáng)志民 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心