高级氧化技术在给水处理中的应用

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如果臭氧氧化后出水不做进一步处理,会产生副产物,主 要为有机和无机副产物。有机副产物主要是由水中的一些腐植 酸类有机物引起;无机副产物主要是由原水中存在的 Br- 所引 起的,过量的 BrO3- 会严重影响出水水质。 2.4 高铁酸盐
高铁酸盐是由德国化学和物理学家 Georg Stahl 于 1702 年首次发现,19 世纪中期开始研究,1841 年 Fremy 首次合成, 1893 年 Grory 发表了关于高铁酸盐纯度分析的研究的文章[9]。
高锰酸钾复合药剂(PPC)是以高锰酸钾为主的一种复合 性药剂,因此高锰酸钾的氧化作用在复合药剂的作用中是不可 忽略的。高锰酸钾的氧化中间产物—— —新生态水和二氧化锰在 PPC 的作用中起到了一定的作用。新生态水和二氧化锰作为一 种中间价态的产物,既具有一定的催化氧化性,同时又由于它
在水中的溶解度很小,且具有较大的比表面积,具有一定的吸 附性。它具有去除水中有机物、除藻、除臭、除味和强化絮凝等 综合净化作用。
Fenton 试剂是由 H2O2 和 Fe2+ 组成的一种强氧化剂,主要 利用高活性的·OH 氧化降解水中的有机物,在短时间内实现对 有机物的完全降解,且不受水质的限制,其其作用机理一般认 为 H2O2 在 Fe2+ 的催化作用下发生均裂,产生·OH ,·OH 进攻 有机物 RH ,引起有机物自由基 R·的链引发、链传递以及链中 止,从而使有机物结构发生碳链断裂,最终被氧化为 CO2 和 H2O 等无机质[16]。
高铁酸盐在整个 pH 范围内具有强氧化性,其标准氧化还 原电位在酸性条件下为 2.2V,在碱性条件下为 0.7V[10]。由于高 铁酸盐的特殊化学性质,它在水处理过程中将发挥氧化、絮凝、 吸附、共沉、除藻、消毒等多功能协同作用,且在水处理过程中 不产生任何有毒、有害副产物,故而高铁酸盐在水处理领域吸 引了越来越多的研究者的注意。
3 结语
如何保证饮用水的安全性,这一问题已经引起国内外水处 理工作者的广泛关注。各种各样的新型微污染水源水处理技术 也不断地涌现,成为当今给水处理研究领域的热点。在选择受 污染水源的处理工艺时,应当根据源水的水质特点、有机物的 物理化学性质、有机物分子量分布规律等条件,因地制宜进行 综合比较后,合理地选择既经济又有效的处理工艺。随着人们
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有研究证明[5]新生态水和二氧化锰的吸附在对有机物的去 除中起到一定的作用;PPC 具有远远高于单纯高锰酸钾的除污 染效果,证明了复合药剂中高锰酸钾和其它组分存在一定的协 同强化作用。章琪等[6]采用高锰酸钾复合药剂预处理巢湖为污 染原水,结果表明,高锰酸钾复合药剂对有机物、藻类、嗅味、浊 度、色度均有良好的去除效果,且可减少絮凝剂的投加量,降低 生产成本。 2.3 臭氧
对高铁酸盐的预氧化除藻[11]、减少混凝剂投加量[12]、强化低 温低浊度水的混凝[13]、强化生物活性炭(BAC)的除氨氮[14]的作
【作者简介】张钦库,男,工学硕士,研究方向:污水处理理论与技术。
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用,研究者已经进行了研究。刘伟等研究高铁酸钾预氧化处理 受污染的水库水,结果显示,少量的高铁酸钾预氧化能显著提 高混凝效果,出水剩余浊度明显下降,水中色度、UV254 和氯仿 生成量等有机综合指标均随高铁酸钾投加量的增加而下降 , [15] 同时,高铁酸钾预氧化能有效去除水中细菌和藻类。 2.5 Fenton 试剂
高锰酸钾作为水净化剂一般要求尽早投入待处理水中,很 多水厂将投加点设在取水头部,这样能使氧化过程充分进行, 最大限度的去除嗅味、藻类等,并发挥二氧化锰的凝核作用,提 高絮凝和沉淀效果。如果不能在取水口处投加高锰酸钾,至少 要保证在快速混合前投加。不要将高锰酸钾和絮凝剂同时投入 水中,否则两者发生反应,反而降低处理效果。采用高锰酸钾做 预氧化剂能降低消毒副产物的生成。徐景翼等[3]采用高锰酸钾 代替液氯,对含藻污染源水进行处理研究,结果表明:利用高锰 酸钾预氧化生成的三卤甲烷 (THMs) 比采用液氯要少的多。 Singer 等[4]对江水的研究结果表明,投加高锰酸钾与不投加高 锰酸钾相比三氯甲烷生成量有显著降低。 2.2 高锰酸钾复合药剂
陈杰等[18]采用氯氨对低温低浊度和高藻水进行处理,结果 表明,氯氨具有显著的助凝助滤效果,明显降低了沉淀和过滤 的出水浊度以及颗粒数,延长了滤池的运行周期。焦中志等[19] 采用氯氨和自由氯作为消毒剂,比较二者出水的消毒副产物, 结果显示,氯氨消毒和自由氯相比总氯乙酸的生成量可以降低 69.1%,三氯甲烷的总量降低 89%,减少了一种消毒副产物 二溴一甲烷。
2 高级氧化技术
高级氧化技术是由 Glaze 等人在 1987 年提出,它是运用 氧化剂、电、光照、催化剂生成的活性极强的自由基(如·OH)来 降解有机污染物的技术[2]。它使大分子难降解有机物转变成小 分子易降解的物质,甚至可以直接氧化成 CO2 和 H2O,从而达 到无害化处理的目的。 2.1 高锰酸钾
郭改梅等[17]采用 Fenton 试剂与粉末活性炭处理天津某水 厂预沉池出水,试验结果表明,各药剂的投加顺序和投加量为: H2O2 为 1.0ml/L (浓度为 0.6%) 与 FeSO4 0.4ml/L (浓度为 0.2mol/L)、粉末活性炭 10mg/L、Al2(SO4)3 为 10mg/L;同时,还 能有效的去除三氯甲烷前体物,UV254 去除率为 70%以上。 2.6 氯氨
酸钾、高锰酸钾复合剂、臭氧、高铁酸盐、Fenton 试剂及氯氨等高级化学氧化剂在给水处理领域中的研究和应用情况 。
【关键词】 预氧化;给水处理;有机物
【中图分类号】 X703 【文献标识码】 A
【文章编号】 1003- 2673(2009)11-109-02
1 前言
随着经济的高速发展和生活水平的提高,人们对饮用水的 水质要求也随之提高。指标的数量随着时间不断增加,这也表 明人们对饮用水的要求是越来越高。面对人们对饮用水水质要 求的提高和饮用水水质的变化,使得常规饮用水处理工艺已经 显得力不从心[1]。经试验研究和实际生产结果表明,受污染水源 水经过常规的混凝、沉淀和过滤工艺只能去除水中 20%~30% 的有机物,由于溶解性有机物的存在,不利于破坏胶体的稳定 性,进而使得常规工艺对原水浊度去除仅为 50%~60%,效果不 太明显。将高级氧化技术引进到给水处理的领域中,为饮用水 的安全提供了保障。
臭氧能使水中的有机物电荷密度降至最低,发挥氧化助凝 作用。臭氧氧化对水体有着复杂的影响作用,但这方面的报道 也是各持己 见 。 Singer 等 [7] 认 为 臭 氧 在 m (O3):m(TOC) =0.4~0.8 时,臭氧起助凝的作用,可以提高浊度去除率,且对有 机物去除也有促进作用;Reckhow 等[8]认为,臭氧预氧化能使有 机物 UV254、TOC 等得到明显去除,但 TOC 的去除率较 UV254 略低;但另外一些报道指出,臭氧的作用使得有机物平均相对 分子质量降低,导致可由混凝去除的有机物分子数目降低,从 而影响有机物总体去除率。
生活水平的提高,今后通过优化参数、提高处理效率与降低成 本,高级氧化技术在水处理领域将会有更广泛的应用前景。
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氯氨可作为氧化剂也可以作为消毒剂,它的氧化助凝机理 与其他氧化剂基本相同,但是由于其较强的持续氧化能力和微 生物灭活能力,又有着其自身的特点,氯氨在国内外应用比较 广泛,但是大多作为消毒剂使用,研究也主要集中在消毒副产 物和灭活病原微生物方面。目前还没有报道将氯氨作为预氧化 剂,在水处理中进行大规模的应用。
2009 年 11 月 第 11 期(总第 132 期)
广西轻工业
GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY
资源与环境
高级氧化技术在给水处பைடு நூலகம்中的应用
张钦库,徐何杰,周建华,王晓明,田海涛,陈玉芬,徐建宇
(桂林理工大学资源与环境工程系,广西 桂林 541004)
【摘 要】 人们对饮用水水质要求的提高和水源水污染日益严重,使传统的净水工艺面临严峻的挑战。文章综述了高锰
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