CN110563191B - 一种利用过硫酸盐强化铁盐混凝工艺去除饮用水中有机微污染物的方法 - Google Patents
一种利用过硫酸盐强化铁盐混凝工艺去除饮用水中有机微污染物的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110563191B CN110563191B CN201910693090.XA CN201910693090A CN110563191B CN 110563191 B CN110563191 B CN 110563191B CN 201910693090 A CN201910693090 A CN 201910693090A CN 110563191 B CN110563191 B CN 110563191B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- persulfate
- coagulation
- treatment
- ferric salt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 35
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 title claims abstract description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 77
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 24
- 239000012425 OXONE® Substances 0.000 claims description 14
- CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L sodium persulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- OKBMCNHOEMXPTM-UHFFFAOYSA-M potassium peroxymonosulfate Chemical compound [K+].OOS([O-])(=O)=O OKBMCNHOEMXPTM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 11
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 8
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 7
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-L peroxysulfate(2-) Chemical compound [O-]OS([O-])(=O)=O FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000008422 chlorobenzenes Chemical class 0.000 claims description 3
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical class C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 150000005181 nitrobenzenes Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 125000005498 phthalate group Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019395 ammonium persulphate Nutrition 0.000 claims description 2
- LFINSDKRYHNMRB-UHFFFAOYSA-N diazanium;oxido sulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]OS([O-])(=O)=O LFINSDKRYHNMRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YMGGAHMANIOXGP-UHFFFAOYSA-L disodium;oxido sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]OS([O-])(=O)=O YMGGAHMANIOXGP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 235000019394 potassium persulphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 18
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 abstract description 7
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 abstract description 7
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 17
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 17
- FFGPTBGBLSHEPO-UHFFFAOYSA-N carbamazepine Chemical compound C1=CC2=CC=CC=C2N(C(=O)N)C2=CC=CC=C21 FFGPTBGBLSHEPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229960000623 carbamazepine Drugs 0.000 description 16
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 8
- 229960005404 sulfamethoxazole Drugs 0.000 description 8
- JLKIGFTWXXRPMT-UHFFFAOYSA-N sulphamethoxazole Chemical compound O1C(C)=CC(NS(=O)(=O)C=2C=CC(N)=CC=2)=N1 JLKIGFTWXXRPMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- HJKYXKSLRZKNSI-UHFFFAOYSA-I pentapotassium;hydrogen sulfate;oxido sulfate;sulfuric acid Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[K+].OS([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.OS(=O)(=O)O[O-].OS(=O)(=O)O[O-] HJKYXKSLRZKNSI-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 6
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 21-Deoxycortisone Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(=O)C)(O)[C@@]1(C)CC2=O PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 0.000 description 4
- FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N Fulvic acid Natural products O1C2=CC(O)=C(O)C(C(O)=O)=C2C(=O)C2=C1CC(C)(O)OC2 FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000002509 fulvic acid Substances 0.000 description 4
- 229940095100 fulvic acid Drugs 0.000 description 4
- 230000036541 health Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 4
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N salicylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003315 2-(4-chlorophenoxy)-2-methylpropanoic acid Substances 0.000 description 3
- HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N Ibuprofen Chemical compound CC(C)CC1=CC=C(C(C)C(O)=O)C=C1 HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- TXCGAZHTZHNUAI-UHFFFAOYSA-N clofibric acid Chemical compound OC(=O)C(C)(C)OC1=CC=C(Cl)C=C1 TXCGAZHTZHNUAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229950008441 clofibric acid Drugs 0.000 description 3
- DCOPUUMXTXDBNB-UHFFFAOYSA-N diclofenac Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC=C1NC1=C(Cl)C=CC=C1Cl DCOPUUMXTXDBNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229960001259 diclofenac Drugs 0.000 description 3
- 229960001680 ibuprofen Drugs 0.000 description 3
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 3
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical class [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 2
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N papa-hydroxy-benzoic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229960004889 salicylic acid Drugs 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 1
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 150000004976 peroxydisulfates Chemical class 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 125000004151 quinonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F2001/007—Processes including a sedimentation step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/04—Disinfection
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
本发明公开了一种利用过硫酸盐强化铁盐混凝工艺去除饮用水中有机微污染物的方法。所述方法的工艺步骤包括,待处理水→混凝→沉淀池→过滤池→消毒→清水池→用户,其中在混凝阶段,同时加入铁盐混凝剂和过硫酸盐溶液进行混凝;所述待处理水为自来水厂进水、污水处理厂或工业废水处理后出水。本发明解决了传统饮用水处理工艺无法有效去除有机微污染物的问题。且相比于现有的采用过硫酸盐降解有机污染物体系,该方法无需外加能源、活化剂或促进剂,具有操作简便、不需额外增加设备、处理成本低、不产生二次污染等优点。此外,城市污水或工业废水在经过常规处理后,也可用该方法进行深度处理。该工艺出水水质好,安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域,具体涉及一种利用过硫酸盐强化铁盐混凝工艺去除饮用水中有机微污染物的方法。该方法主要针对饮用水源水中微量有机污染物的处理;另外,对于经过常规水处理工艺处理的城市污水、工业废水(水中所含杂质较低),也可采用该方法进行深度处理。
背景技术
水是传播疾病的重要媒介,而清洁的饮用水是人类生存的根本需求。随着全球淡水资源的日益匮乏和环境问题的加剧,饮用水的水质安全问题日益受到社会的广泛关注。根据世界卫生组织的统计发现,人类饮用遭受污染的饮用水会诱发多种疾病,全球1/3以上的死亡与饮用了不洁净的饮用水有直接关系。
有机微污染物是指含量少、有毒有害、难降解的污染物,进入环境后使环境的正常组成发生直接或间接有害于生物生长、发育和繁殖的变化。在微污染水源水中,有机微污染物具有污染面广、种类多及毒性大的特点。水中的有机微污染物主要来源于人工合成的有机物,种类繁多,包括酚类、硝基苯类、氯苯类、酞酸酯类、医药类、农药类、多氯联苯和多溴联苯醚等。
近年来,水环境中的有机微污染物备受关注。例如,研究者在对我国河流、湖泊等天然水体的调查中发现了超过百种药物和个人护理用品(Pharmaceutical and PersonalCare Products,PPCPs),其浓度范围在100~5000ng/L。目前我国大部分自来水厂主要以地表水为水源水,采用的水处理工艺流程为:混凝→沉淀→过滤→加氯消毒。由于常规的饮用水处理工艺主要针对原水中的浊度、悬浮物、胶体杂质和细菌等的去除,对有机微污染物的去除率仅为20%~30%,导致大部分有机微污染物最终进入饮用水中。虽然有机微污染物在饮用水中的浓度不高,但由于其具有较强的环境持久性和生物累积性,通过食物链传递和生物富集作用,将累积在高营养级的生物体内,并引发抗性基因,最终将影响生态安全和人类健康。因此,为了确保饮用水的安全,亟需强化常规饮用水处理工艺,以减少有机物残留对生态***和人类健康的危害。
近年研究表明,亚铁盐(Fe(II))活化过硫酸盐(S2O8 2-或HSO5 -)产生的硫酸根自由基(SO4 ·-,E0=2.6V)比羟基自由基(HO·,E0=1.9~2.7V)具有更高的氧化还原电位,前期研究已证明该技术能快速、高效地降解有机污染物。然而,该体系中氧化的Fe(III)向Fe(II)转化的速率很慢,导致有机污染物的降解效率较低。现有的研究往往通过外加紫外线、促进剂等方法促进Fe(III)/Fe(II)循环,这不仅增加了处理成本和操作难度,甚至可能引发二次污染问题。本发明人课题组在中国专利文献(公开号为CN 108946907 A)公开了一种利用植物多酚促进Fe(III)活化过硫酸盐修复有机废水的方法,所采用的促进剂植物多酚虽然无毒,但其在反应过程中是否转化成有毒副产物有待进一步考究;此外,由于其在氧化过程中难以实现完全矿化,新生成的氧化产物在饮用水处理工艺中的氯消毒环节可能会进一步生成毒性更大的消毒副产物。因此,该方法不适合用于饮用水中有机微污染物的处理。
饮用水处理的基本要求是:水中不得含有病原微生物和寄生虫卵,且所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。因此,如何利用天然水体特性,强化常规饮用水处理工艺,最终实现污染物处理效率高、不产生二次污染、操作简便的目的,是目前饮用水处理工艺技术发展面临的最大难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足,提供一种利用过硫酸盐强化铁盐混凝工艺去除饮用水中有机微污染物的方法。该方法主要针对饮用水源水中微量有机污染物的处理;另外,对于经过常规水处理工艺处理的城市污水、工业废水(水中所含杂质较低),也可采用该方法进行深度处理。
本发明上述目的通过以下技术方案实现:
一种利用过硫酸盐强化铁盐混凝工艺去除饮用水中有机微污染物的方法,所述方法的工艺步骤包括,待处理水→混凝→沉淀池→过滤池→消毒→清水池→用户,其中在混凝阶段,同时加入铁盐混凝剂和过硫酸盐溶液进行混凝;所述待处理水为自来水厂进水、污水处理厂或工业废水处理后出水。
具体包括以下步骤:
(1)待处理水体通过泵站输入反应池中,加入适量的铁盐混凝剂和过硫酸盐溶液进行混凝处理,使水中胶体粒子和微小悬浮物得到有效聚集,同时氧化降解有机微污染物;
(2)将步骤(1)处理后的水体输入沉淀池中进行沉淀,去除较大的悬浮颗粒;
(3)将步骤(2)处理后的水体输入过滤池中进行过滤处理,截留去除水中悬浮杂质,包括水体有机质和部分细菌、病毒等;
(4)将步骤(3)处理后的源水消毒后输入清水池,最后通过泵站输送给用户。
所述铁盐混凝剂和过硫酸盐可以先混合后再加入水中,也可以分别加入水中。
本发明方法解决了传统采用过硫酸盐体系降解有机污染物需要外加能源、活化剂或促进剂等问题。其用于饮用水中有机微污染物的去除具有操作简便、不需额外增加设备、处理成本低、不产生二次污染等优点。此外,城市污水或工业废水在经过常规处理后,也可用该方法进行深度处理。该工艺药剂投加量较少,出水水质好,安全可靠。
优选地,所述待处理水的有机质含量为0.01~10mg/L。待处理水体的有机质含量高于这个范围可能会跟污染物竞争消耗自由基,从而降低污染物去除效率;过低则可能无法有效介导Fe(III)的氧化还原反应,也会降低去除率。
优选地,所述待处理水的pH值为3~10。实验发现,本发明方法对pH值为3~10的天然水体均具有很好的去除有机微污染物效果。
优选地,所述铁盐混凝剂和过硫酸盐的摩尔比为1~3:1~5。
优选地,所述铁盐混凝剂的投加量为0.01~5mM;所述过硫酸盐投加量为0.01~5mM。
优选地,所述过硫酸盐的投加量与待处理水中总有机微污染物的摩尔比为1~1000:1。
优选地,所述混凝阶段的处理过程为连续或间歇性的搅拌或震荡;所述混凝阶段的反应停留时间为5min以上,优选为5~120min。
优选地,所述铁盐混凝剂为三价铁盐和/或亚铁盐;所述过硫酸盐包括过一硫酸盐和/或过二硫酸盐。
更优选地,所述三价铁盐包括硫酸铁和/或氯化铁,所述亚铁盐包括硫酸亚铁和/或氯化亚铁;所述过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠或过一硫酸铵中的一种或几种,所述过二硫酸盐为过二硫酸钠、过二硫酸钾或过二硫酸铵中的一种或几种。
优选地,所述有机微污染物包括药品及个人护理品、酚类、硝基苯类、氯苯类、酞酸酯类、多氯联苯或多溴联苯醚。
本发明中,所述药品及个人护理品包括但不限于卡马西平、布洛芬、双氯酚酸、氯贝酸或磺胺甲噁唑等难降解的药品及个人护理品污染物。
优选地,所述步骤(4)中,采用Cl2进行消毒处理;经过上述混凝处理后,消毒副产物的前驱物被去除,故可以直接采用氯消毒法直接消毒,且消毒副产物较少。
本发明的技术原理为:常规饮用水处理工艺通常在混凝阶段投加5~50mg/L铁盐。在天然水体中,天然有机质(NOM)广泛存在,而NOM的醌基团可活化过硫酸盐;此外,其羧基、羟基、酚羟基等官能团可络合并还原铁离子,用于过硫酸盐的活化。本发明在铁盐混凝阶段同时投加少量过硫酸盐,利用水体有机质介导Fe(III)反应,产生Fe(II)、醌等物质活化过硫酸盐,从而实现水中有机微污染物的降解物,对有机微污染物有较佳的去除效果,无需额外添加药剂,且几乎没有其它副产物形成。该工艺药剂投加量较少,出水水质好,安全可靠。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明基于常规饮用水处理工艺流程,提出在铁盐混凝阶段加入过硫酸盐,利用水体有机质与Fe(III)的氧化还原产物活化过硫酸盐,实现污染物的降解。过硫酸盐已被国家正式列入饮用水消毒剂产品目录,能够在净水厂中进行应用,该方法不需要额外添加活化剂,成本低且不存在二次污染问题。
(2)由于地表水中的有机微污染物浓度较低,因此投加微量过硫酸盐即可获得较好的降解效果。反应后产生的硫酸根离子浓度低于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)规定限制,处理后的水体无需进一步去除硫酸盐。
(3)反应过程中的铁离子通过絮凝作用最终转化成氢氧化物沉淀,并在过滤环节被有效节截留,出水中的铁离子浓度远低于0.3mg/L,无需进一步处理。
(4)本发明操作简单,无需复杂装置;反应条件温和,常温常压下即可快速反应。
附图说明
图1是实施例1利用Suwannee River Fulvic Acid(SRFA,水体有机质,从国际腐殖酸协会购买)协同氯化铁活化过二硫酸钠降解卡马西平的效果。
图2是实施例2利用腐殖酸协同硫酸铁活化过一硫酸氢钾降解双酚A的效果。
图3是实施例3利用过一硫酸氢钾强化铁盐混凝工艺去除天然水体中的卡马西平的效果。
图4是实施例4利用过一硫酸氢钾强化硫酸铁混凝工艺对不同水体中的磺胺甲噁唑的降解效果。
图5是实施例5利用过二硫酸钾强化铁盐混凝剂对某污水处理厂二沉池出水中PPCPs的去除效果。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明,以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1利用Suwannee River Fulvic Acid协同氯化铁活化过二硫酸钠降解卡马西平
1、利用Suwannee River Fulvic Acid(SRFA)(水体有机质,从国际腐殖酸协会购买)协同氯化铁活化过二硫酸钠降解卡马西平,包括如下步骤:
处理组1:配置150mL浓度为1μM的卡马西平水溶液,加入2mg/L SRFA(作为模型富里酸,购自国际腐殖酸协会)、0.02mM FeCl3和0.2mM过二硫酸钠,将以上溶液以30rpm进行搅拌反应。测定反应过程中卡马西平的浓度变化。
处理组2:SRFA的加入浓度为10mg/L,其它实验条件同处理组1。
对照组:不投加SRFA,其它实验条件同处理组1。
2、实验结果
如附图1所示,经过120min反应,处理组1和处理组2溶液中卡马西平的降解效率分别为51%和100%,而对照组的降解率仅为7.6%。以上实验结果说明SRFA和Fe(III)可以协同活化过二硫酸钠实现有机微污染物卡马西平的高效降解,并且SRFA的加入浓度为10mg/L时,卡马西平可以完全降解。
实施例2利用腐殖酸协同硫酸铁活化过一硫酸氢钾降解双酚A
1、利用腐殖酸协同硫酸铁活化过一硫酸氢钾降解双酚A的方法,包括如下步骤:
配制500mL浓度为0.4μM的双酚A溶液,加入8mg/L腐殖酸(购于sigma),手动混合均匀;另配制一定浓度的硫酸铁溶液和过一硫酸氢钾溶液,将两者预先混合后再加入含双酚A的水溶液中,使反应体系中的铁离子和过一硫酸氢钾浓度分别为0.2和0.3mM。将以上溶液混合均匀,置于摇床中震荡反应30min,反应过程中测定双酚A浓度的变化。
2、实验结果
如附图2所示,经过30min反应,水体中双酚A的降解效率为99%。说明腐殖酸和Fe(III)可以协同活化过一硫酸氢钾实现有机微污染物酚类有机微污染物的高效降解。
实施例3过一硫酸氢钾强化铁盐混凝工艺去除天然水体中的卡马西平
1、利用过一硫酸氢钾强化铁盐混凝工艺去除天然水体中的卡马西平,包括如下步骤:
于2个1L的混凝桶中加入800mL天然水体(溶解性有机质=1.7mg/L,pH=7.5,浊度=14.7NTU),加入少量卡马西平溶液,使其浓度为1μM;分别于水体中加入0.2mM氯化铁或硫酸铁,同时加入1mM过一硫酸氢钾,以200rpm搅拌1min,30rpm搅拌30min,静置沉淀30min为一个流程进行反应。于不同反应时间测定水体中卡马西平的浓度。并于反应后测定水体pH值、浊度和铁离子浓度。
2、实验结果
如附图3所示,反应后水体中卡马西平的降解效率为40%。此外,反应后水体pH值为7±0.2,浊度低于0.1NTU,铁离子浓度低于0.03mg/L,符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定的限制。
实施例4利用过一硫酸氢钾强化硫酸铁混凝工艺对不同水体中的磺胺甲噁唑的降解效果
1、利用利用过一硫酸氢钾强化硫酸铁混凝工艺对不同水体中的磺胺甲噁唑的降解效果,包括如下步骤:
于2个混凝桶中分别加入两种不同来源的800mL的天然水体(天然水体1取自于北江陈村水道,天然水体2取自于珠江)和0.4μM磺胺甲恶唑、0.15mM过一硫酸氢钾,搅拌混合均匀;随后加入0.1mM硫酸铁,并以30rpm搅拌30min,随后静置90min。另外设置一组对照样品,除不入加过一硫酸氢钾外,其它实验条件同上述。以上各处理组于不同反应时间测定水中磺胺甲噁唑的浓度。
2、实验结果
如附图4所示,反应2h后两种水体的对照组中磺胺甲噁唑的去除率仅为4%~6%;当加入过一硫酸氢钾后,磺胺甲恶唑的去除率分别为44%和81%。此外,反应后天然水体1和天然水体2中硫酸根离子的浓度分别为45mg/L和52mg/L,远低于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)规定的250mg/L。
实施例5利用过二硫酸钾强化铁盐混凝剂对某污水处理厂二沉池出水中PPCPs的去除效果
1、利用过二硫酸钾强化铁盐混凝剂对某污水处理厂二沉池出水中PPCPs,包括如下步骤:
采集某污水处理厂二沉池出水,测定其中几种PPCPs浓度:布洛芬=215ng/L,双氯芬酸=40ng/L,水杨酸=50ng/L,氯贝酸=71ng/L;于2L烧杯中加入1.5L水样、0.5mM硫酸亚铁和1mM过二硫酸钾,置于磁力搅拌器上搅拌反应2h,测定反应后各种PPCPs的浓度。
2、实验结果
如附图5所示,反应后水中布洛芬、双氯芬酸、水杨酸和氯贝酸的去除率分别为88%、93%、82%和95%。
申请人声明,以上具体实施方式为便于理解本发明而说明的较佳实施例,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种利用过硫酸盐强化铁盐混凝工艺去除饮用水中有机微污染物的方法,所述方法的工艺步骤包括,待处理水→混凝→沉淀池→过滤池→消毒→清水池→用户,其特征在于,在混凝阶段,同时加入铁盐混凝剂和过硫酸盐溶液进行混凝和氧化处理;所述待处理水为自来水厂进水、污水处理厂或工业废水处理后出水;
所述待处理水的有机质含量为0.01~10mg/L,所述铁盐混凝剂为三价铁盐。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待处理水的pH值为3~10。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述铁盐混凝剂和过硫酸盐的摩尔比为1~3:1~5。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述铁盐混凝剂的投加量为0.01~5mM;所述过硫酸盐投加量为0.01~5mM。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述过硫酸盐的投加量与待处理水中总有机微污染物的摩尔比为1~1000:1。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述混凝阶段的处理过程为连续或间歇性的搅拌或震荡;所述混凝阶段的反应停留时间为5min以上。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述混凝阶段的反应停留时间为5~120min。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述过硫酸盐包括过一硫酸盐和/或过二硫酸盐。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述三价铁盐包括硫酸铁和/或氯化铁;所述过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠或过一硫酸铵中的一种或几种,所述过二硫酸盐为过二硫酸钠、过二硫酸钾或过二硫酸铵中的一种或几种。
10.根据权利要求1~9任一所述的方法,其特征在于,所述有机微污染物包括药品及个人护理品、酚类、硝基苯类、氯苯类、酞酸酯类、多氯联苯或多溴联苯醚。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910693090.XA CN110563191B (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种利用过硫酸盐强化铁盐混凝工艺去除饮用水中有机微污染物的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910693090.XA CN110563191B (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种利用过硫酸盐强化铁盐混凝工艺去除饮用水中有机微污染物的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110563191A CN110563191A (zh) | 2019-12-13 |
CN110563191B true CN110563191B (zh) | 2021-02-05 |
Family
ID=68773610
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910693090.XA Active CN110563191B (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种利用过硫酸盐强化铁盐混凝工艺去除饮用水中有机微污染物的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110563191B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111533238A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-14 | 同济大学 | 一种降低水源中的水溶解性有机碳的方法 |
CN111747506A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-09 | 同济大学 | 一种抑制水中氧化混凝沉淀副产物的药剂和方法 |
CN114230059A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-03-25 | 生态环境部南京环境科学研究所 | 一种利用热活化过硫酸盐去除水中2-氯苯酚的方法 |
CN116282474A (zh) * | 2023-03-20 | 2023-06-23 | 济南大学 | 一种氧化混凝处理有机污染物废水的方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102249378B (zh) * | 2011-07-19 | 2012-10-31 | 武汉大学 | 一种电化学协同过硫酸盐处理有机废水的方法 |
JP2016522743A (ja) * | 2013-05-10 | 2016-08-04 | イノベイティブ・エンバイアロンメンタル・テクノロジーズ・インコーポレイテッドInnocative Environmental Technologies,Inc. | 汚染媒体処理のための化学的酸化および生物学的減衰方法 |
CN103496781A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-01-08 | 武汉大学 | 一种活化过硫酸盐处理有机废水的方法 |
CN106865717A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-06-20 | 哈尔滨工业大学水资源国家工程研究中心有限公司 | 亚铁离子活化过硫酸盐预处理提升超滤膜净水效能的装置及应用方法 |
CN108946907A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-12-07 | 中山大学 | 一种Fe(III)协同植物多酚活化过硫酸盐体系修复有机废水的方法 |
-
2019
- 2019-07-30 CN CN201910693090.XA patent/CN110563191B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110563191A (zh) | 2019-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110563191B (zh) | 一种利用过硫酸盐强化铁盐混凝工艺去除饮用水中有机微污染物的方法 | |
Jiang et al. | The application of potassium ferrate for sewage treatment | |
Lau et al. | Organic removal of anaerobically treated leachate by Fenton coagulation | |
Kulik et al. | Combined chemical treatment of pharmaceutical effluents from medical ointment production | |
US20070119785A1 (en) | Metal mediated aeration for water and wastewater purification | |
CN104891719A (zh) | 一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方法 | |
Boni et al. | The potential of compost-based biobarriers for Cr (VI) removal from contaminated groundwater: Column test | |
CN101987764B (zh) | 一种净化微污染水源水质的方法及处理装置 | |
Abidemi et al. | Treatment technologies for wastewater from cosmetic industry-A review | |
Thanekar et al. | Improved processes involving hydrodynamic cavitation and oxidants for treatment of real industrial effluent | |
CN102627360A (zh) | 利用新生态亚铁还原预处理工业废水的方法 | |
CN103663870B (zh) | 食品企业污水处理的方法 | |
Faggiano et al. | Photo-Fenton like process as polishing step of biologically co-treated olive mill wastewater for phenols removal | |
CN101693575A (zh) | 高铁酸盐预氧化-生物活性滤池联用水处理方法 | |
CN109879386A (zh) | 一种食品工业废水处理工艺 | |
JP2012071295A (ja) | 水生植物を用いた水処理方法 | |
CN109368764A (zh) | 一种强化过硫酸盐氧化的水处理方法 | |
Zazouli et al. | Evaluation of combined efficiency of conventional coagulation-flocculation process with advanced oxidation process (sulfate-hydroxyl radical) in leachate treatment | |
CN202849202U (zh) | 一种制备生活水的净水装置 | |
Heidari et al. | Removal of cyanide from synthetic wastewater by combined coagulation and advanced oxidation process | |
CN113603205A (zh) | 一种加速高锰酸钾降解有机污染物的方法 | |
CN1583580A (zh) | 利用辐照对城市饮用水进行处理的方法 | |
CN205821047U (zh) | 微污染地表水处理*** | |
KR100476610B1 (ko) | 영양염류 제거용 상수 처리제 및 이의 사용방법 | |
KR200228702Y1 (ko) | 음용수 제조장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |