申请日2017.05.19
公开(公告)日2017.09.01
IPC分类号C02F1/76; C02F101/12
摘要
一种水处理工艺中控制溴酸盐和三卤甲烷产生的方法，该工艺包括水体依次进行混凝沉淀、过滤、臭氧活性炭深度处理及氯消毒的步骤，该工艺还包括在水体经臭氧‑活性炭深度处理前对其进行多次加氯的步骤。本发明所述方法以现有的水处理工艺为基础，仅通过增加加氯点并控制加氯量即可实现同时控制溴酸盐和THMs产生量的目的，其改进方法的成本低，易于实现，便于管控，具有较高的可操作性，适用范围广泛。
权利要求书
1.一种水处理工艺中控制溴酸盐和三卤甲烷产生的方法，该方法包括待处理水体依次进行混凝沉淀、过滤、臭氧活性炭深度处理及氯消毒的步骤，其特征在于：该方法还包括在水体经臭氧活性炭深度处理前在水体中进行多次加氯的步骤，所述多次加氯的步骤包括在水体经混凝沉淀步骤处理前进行加氯，并在水体经过混凝沉淀步骤处理后经过滤步骤处理前进行加氯。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：待处理水体中，溴离子浓度为50～1000μg/L，溴离子和DOC的质量浓度比为1～50%，氨氮浓度为0.05～1.0mg/L。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述混凝沉淀步骤前对水体的加氯量为0.5～3倍DOC1与6～9倍氨氮浓度之和，所述DOC1与氨氮浓度为水体经过混凝沉淀步骤前中的浓度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述过滤步骤前对水体的加氯量为0.1～1倍DOC2浓度，所述DOC2浓度为水体经过混凝沉淀步骤处理后经过滤步骤处理前中的浓度。
说明书
一种水处理工艺中控制溴酸盐和三卤甲烷产生的方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种水处理工艺中控制溴酸盐和三卤甲烷产生的方
背景技术
全球富营养化问题严重，我国也不例外，湖泊水库富营养化问题突出，饮用水水源遭受不同程度的污染，自来水厂常规工艺无法保障饮用水的水质安全，常增加臭氧-生物活性炭(O3-BAC)深度处理工艺来提高自来水水质。此外，部分水厂也采用臭氧预处理去除水中微污染物及控制藻类。
然而，臭氧预处理及O3-BAC深度处理工艺可以有效提高有机物的去除效果，但对于富溴水体，经O3氧化后，部分溴离子Br-会被氧化为溴酸盐BrO3-，见公式(1)，且BAC无法有效对其去除，造成BrO3-存在超标风险。BrO3-是一种潜在的致癌物质，在许多国家的饮用水法规或标准中都有规定，我国也不例外，最新的《生活饮用水卫生标准检验方法》GBT5750-2006规定：当自来水厂使用臭氧工艺时，饮用水中的BrO3-浓度不能超过0.01mg/L。
O3+Br-=BrO3- (1)
目前控制BrO3-比较常用的方法是在O3氧化前加氨来抑制BrO3-产生，然而针对一些特殊水质水体，其本身就是高氨氮水体(通常水中氨氮浓度高于0.5mg/L为高氨氮水体)，即使再投加氨，对BrO3-的控制效果也并不理想，并且过多的氨会影响BAC中微生物的周期规律，进而影响BAC对氨氮本身和有机物的去除效果。
水厂常用的消毒剂氯Cl2可以氧化Br-生成次溴酸HOBr见公式(2)和公式(3)，
Cl2+H2O=HClO+ClO- (2)
HOCl+Br-=HOBr+Cl- (3)，
HOBr可以与有机物反应生成有机的溴代副产物，如含溴的三卤甲烷THMs，从而减少BrO3-的产生。然而，THMs也是生活饮用水卫生标准(GB5746-2006)限定的指标，仅仅通过一次投加过量的氯虽然可以解决BrO3-的问题，但会造成THMs超标的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种水处理工艺中控制溴酸盐和三卤甲烷产生的方法，为达到上述目的，本发明的解决方案是：
该方法包括待测水体依次进行混凝沉淀、过滤、臭氧-活性炭深度处理及氯消毒的步骤外，还包括在水体经臭氧活性炭深度处理前在水体中进行多次加氯的步骤，所述多次加氯的步骤包括在水体经混凝沉淀步骤处理前进行加氯，并在水体经过混凝沉淀步骤处理后经过滤步骤处理前进行加氯。
所述加氯次数优选为2次，可根据实际待处理水体的各项指标有所增加。
待处理水体中，溴离子浓度为50～1000μg/L，溴离子和DOC的质量浓度比为1～50%，氨氮浓度为0.05～1.0mg/L。
所述经混凝沉淀步骤处理前(第一加氯点)对水体的加氯量为a倍DOC1浓度与b倍氨氮浓度之和，其中，
a的取值范围为0.5～3，b的取值范围为6～9，所述DOC1与氨氮浓度为水体经过混凝沉淀步骤前中的浓度。
所述经过滤步骤处理前(第二加氯点)对水体的加氯量为c倍DOC2浓度，其中，
c的取值范围为0.1～1，所述DOC2浓度为水体经过混凝沉淀步骤处理后经过滤步骤处理前中的浓度。
水体经臭氧-活性炭深度处理后进行氯消毒(第三加氯点)的加氯量依照原水处理工艺正常运行时的加氯量执行。
本发明通过多点加氯的方法，在水体经臭氧活性炭深度处理工艺(O3-BAC深度处理工艺)之前，便加入的活性氯组分从而将水体中的溴离子氧化为次溴酸，降低了水体中溴离子在O3-BAC深度处理工艺总与臭氧反应生成溴酸盐的几率，从而减少了溴酸盐的生成量，同时，由于对本发明采用多次加氯并对加氯量的进行控制，使得所生成的次溴酸量较小，而次溴酸较不稳定，见光易分解，因此，采用本发明所述方法使得次溴酸与水中有机物反应生成溴代付产物(如含溴的三卤甲烷THMs)的生成也得到了抑制，以此达到了同时控制三卤甲烷和溴酸盐生产的目的。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
第一、本发明在明确溴酸盐和三卤甲烷产生机制的基础上，通过在水处理的不同阶段进行多点加氯的方式降低了含溴水体在臭氧氧化过程中溴酸盐的产生量，并通过控制多点投加时氯的加入量控制了THMs的产生量，最终，以达到使处理后的水体符合生活饮用水卫生标准GBT5750-2006的相关规定。
第二、本发明采用的方法以现有的水处理工艺为基础，仅通过增加加氯点并控制加氯量即可实现同时控制溴酸盐和THMS产生量的目的，而水体中溶解性有机碳(DOC)和氨氮(NH3)两个水质指标皆可通过国家归定的标准方法测得，方法同样简便，因此本发明所采用的方法成本低，易于实现，便于管控，具有较高的可操作性，适用范围广泛。
具体实施方式
本发明提供了一种水处理工艺中控制溴酸盐和三卤甲烷产生的方法。
该方法包括待测水体在进行常规的水处理工艺基础上对水体进行多次加氯已达到控制常规水处理工艺中溴酸盐及三卤甲烷产生的目的，常规的水处理工艺为待测水体依次通过混凝沉淀、过滤、臭氧-活性炭深度处理以及氯消毒，在该常规水处理工艺基础上，本发明采用的方法还包括在水体经臭氧活性炭深度处理前在水体中进行多次加氯的步骤，所述多次加氯的步骤包括在水体经混凝沉淀步骤处理前进行加氯，并在水体经过混凝沉淀步骤处理后经过滤步骤处理前进行加氯。
以下结合所示实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
A水厂待处理水体测得的DOC和NH3浓度(也为混凝沉淀工艺前DOC1和NH3浓度)分别为2.5mg/L和0.5mg/L，水中Br-浓度为62μg/L，且Br-(mg/L)和DOC1(mg/L)的质量浓度比为2.48%，
步骤一：待处理水体先进行第一加氯点的加氯，其中，取a的值为2，b的值为6，由此得到，第一加氯点的加氯量=2×2.5mg/L+6×0.5mg/L=8.0mg/L，即第一加氯点的加氯量为8.0mg/L;
步骤二：步骤一处理后的水体进行混凝沉淀处理，由于该步骤为水厂常规水处理步骤，因此不在此赘述;
步骤三：经过混凝沉淀步骤处理后的水体在经过滤步骤处理前，测得水体中DOC2浓度为1.5mg/L，在经过滤工艺处理前对水体进行第二加氯点的加氯步骤，其中，取c的值为0.4，由此得到，第二加氯点的加氯量=0.4×1.5=0.6mg/L，即第二加氯点加氯量为0.6mg/L;
步骤四：经第二加氯点加氯步骤处理后的水体依次经过过滤步骤和O3-BAC深度处理步骤处理，由于该步骤为水厂常规水处理步骤，因此不在此赘述;
步骤五：经步骤四处理后的水体进行A水厂原水处理工艺中的氯消毒步骤，A水厂原水处理工艺中氯消毒步骤的氯投加量为2.0mg/L，由此得到，第三加氯点加氯量为2.0mg/L。
经上述步骤处理后的水体，取样后静置24h后进行测定(24h用来概指自来水从水厂输送到用户的时间)，测得结果如表1所示，测试标准为《生活饮用水卫生标准检验方法》GBT5750-2006。
对比实施例1：
将实施例1中的第一加氯点的加氯步骤及第二加氯点的加氯步骤去掉，即为本对比实施例的水处理工艺，经处理后的水体，取样后静置24h后进行测定(24h用来概指自来水从水厂输送到用户的时间)，测得结果如表1所示，测试标准为《生活饮用水卫生标准检验方法》GBT5750-2006。
表1
由表1可知，实施例1中的BrO3-浓度、CF和BDCM等三卤甲烷浓度皆低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的限值要求，而对比实施例1中BrO3-浓度和CF浓度皆超过了《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的限值要求，即不达标。
实施例2：
B水厂待处理水体测得的DOC和NH3浓度(也为混凝沉淀工艺前DOC1和NH3浓度)分别为5.5mg/L和0.5mg/L，水中Br-浓度为70μg/L，且Br-(mg/L)和DOC1(mg/L)的质量浓度比为1.27%，
步骤一：待处理水体进行第一加氯点的加氯，其中，取a的值为1，b的值为6，由此得到，第一加氯点加氯量=1×5.5mg/L+6×0.5mg/L=8.5mg/L，即第一加氯点加氯量为8.5mg/L;
步骤二：步骤一处理后的水体进行混凝沉淀处理，由于该步骤为水厂常规水处理步骤，因此不在此赘述;
步骤三：经过混凝沉淀步骤处理后的水体在经过滤步骤处理前，测得水体中DOC2浓度为3.5mg/L，在经过滤工艺处理前对水体进行第二加氯点的加氯步骤，其中，取c的值为0.2，由此得到，第二加氯点加氯量=0.2×3.5=0.7mg/L，即第二加氯点加氯量为0.7mg/L;
步骤四：经第二加氯点加氯步骤处理后的水体依次经过过滤步骤和O3-BAC深度处理步骤处理，由于该步骤为水厂常规水处理步骤，因此不在此赘述;
步骤五：经步骤四处理后的水体进行B水厂原水处理工艺中的氯消毒步骤，B水厂原水处理工艺中氯消毒步骤的氯投加量为1.5mg/L，由此得到，第三加氯点加氯量为1.5mg/L。
经上述工艺处理后的水体，取样后静置24h后进行测定(24h用来概指自来水从水厂输送到用户的时间)，测得结果如表2所示，测试标准为《生活饮用水卫生标准检验方法》GBT5750-2006。
对比实施例2：
将实施例2中的第一加氯点的加氯步骤及第二加氯点的加氯步骤去掉，即为本对比实施例的水处理工艺，经处理后的水体，取样后静置24h后进行测定(24h用来概指自来水从水厂输送到用户的时间)，测得结果如表2所示，测试标准为《生活饮用水卫生标准检验方法》GBT5750-2006。
表2
由表2可知，实施例2中的BrO3-浓度、CF和BDCM等三卤甲烷浓度皆低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的限值要求，而对比实施例2中BrO3-浓度和CF浓度皆超过了《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的限值要求，即不达标。
实施例3：
C水厂待处理水体测得的DOC和NH3浓度(也为混凝沉淀工艺前DOC1和NH3浓度)分别为8.5mg/L和0.2mg/L，水中Br-浓度为93μg/L，且Br-(mg/L)和DOC1(mg/L)的质量浓度比为1.09%，
步骤一：待处理水体先进行第一加氯点的加氯，其中，取a的值为0.6，b的值为7，由此得到，第一加氯点加氯量=0.6×8.5mg/L+7×0.2mg/L=6.5mg/L，即第一加氯点加氯量为6.5mg/L，
步骤二：步骤一处理后的水体进行混凝沉淀处理，由于该步骤为水厂常规水处理步骤，因此不在此赘述;
步骤三：经过混凝沉淀步骤处理后的水体在经过滤步骤处理前，测得水体中DOC2浓度为5.5mg/L，在经过滤工艺处理前对水体进行第二加氯点的加氯步骤，其中，取c的值为0.4，由此得到，第二加氯点加氯量=0.4×5.5=2.2mg/L，即第二加氯点加氯量为2.2mg/L;
步骤四：经第二加氯点加氯步骤处理后的水体依次经过过滤步骤和O3-BAC深度处理步骤处理，由于该步骤为水厂常规水处理步骤，因此不在此赘述;
步骤五：经步骤四处理后的水体进行C水厂原水处理工艺中的氯消毒步骤，C水厂原水处理工艺中氯消毒步骤的氯投加量为2.0mg/L，由此得到，第三加氯点加氯量为2.0mg/L。
经上述工艺处理后的水体，取样后静置24h后进行测定(24h用来概指自来水从水厂输送到用户的时间)，测得结果如表3所示，测试标准为《生活饮用水卫生标准检验方法》GBT5750-2006。
对比实施例3：
将实施例3中的第一加氯点的加氯步骤及第二加氯点的加氯步骤去掉，即为本对比实施例的水处理工艺，经处理后的水体，取样后静置24h后进行测定(24h用来概指自来水从水厂输送到用户的时间)，测得结果如表3所示，测试标准为《生活饮用水卫生标准检验方法》GBT5750-2006。
表3
由表3可知，实施例3中的BrO3-浓度、CF和BDCM等三卤甲烷浓度皆低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的限值要求，而对比实施例3中BrO3-浓度和CF浓度皆超过了《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的限值要求，即不达标。
实施例4：
D水厂待处理水体测得的DOC和NH3浓度(也为混凝沉淀工艺前DOC1和NH3浓度)分别为3.4mg/L和0.6mg/L，水中Br-浓度为50μg/L，且Br-(mg/L)和DOC1(mg/L)的质量浓度比为1.47%，
步骤一：待处理水体先进行第一加氯点的加氯，其中，取a的值为1，b的值为6，由此得到，第一加氯点加氯量=1.5×3.4mg/L+6.5×0.6mg/L=9mg/L，即第一加氯点加氯量为9mg/L;
步骤二：步骤一处理后的水体进行混凝沉淀处理，由于该步骤为水厂常规水处理步骤，因此不在此赘述;
步骤三：经过混凝沉淀步骤处理后的水体在经过滤步骤处理前，测得水体中DOC2浓度为2.5mg/L，在经过滤工艺处理前对水体进行第二加氯点的加氯步骤，其中，取c的值为0.2，由此得到，第二加氯点加氯量=0.2×2.5=0.5mg/L，即第二加氯点加氯量为0.5mg/L;
步骤四：经第二加氯点加氯步骤处理后的水体依次经过过滤步骤和O3-BAC深度处理步骤处理，由于该步骤为水厂常规水处理步骤，因此不在此赘述;
步骤五：经步骤四处理后的水体进行D水厂原水处理工艺中的氯消毒步骤，D水厂原水处理工艺中氯消毒步骤的氯投加量为3.5mg/L，由此得到，第三加氯点加氯量为3.5mg/L。
经上述工艺处理后的水体，取样后静置24h后进行测定(24h用来概指自来水从水厂输送到用户的时间)，测得结果如表4所示，测试标准为《生活饮用水卫生标准检验方法》GBT5750-2006。
对比实施例4：
将实施例4中的第一加氯点的加氯步骤及第二加氯点的加氯步骤去掉，即为本对比实施例的水处理工艺，经处理后的水体，取样后静置24h后进行测定(24h用来概指自来水从水厂输送到用户的时间)，测得结果如表4所示，测试标准为《生活饮用水卫生标准检验方法》GBT5750-2006。
表4
由表4可知，实施例4中的BrO3-浓度、CF和BDCM等三卤甲烷浓度皆低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的限值要求，而对比实施例4中BrO3-浓度也低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的限值要求，但CF和BDCM浓度皆超过了《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的限值要求，即不达标，该结果是由于对比实施例4单点加入过量的氯而导致的溴酸盐浓度达标，而三氯甲烷和一溴二氯甲烷不达标。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动，如根据待处理水体的实际情况增加加氯次数等。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
