一種具有除砷功能的淨水工藝的製作方法

2023-05-27 00:03:06 1

專利名稱：：一種具有除砷功能的淨水工藝的製作方法
技術領域：
：本發明涉及水處理領域，具體涉及一種具有除砷功能的淨水工藝。
背景技術：
：由於不合格採礦企業對環境破壞和冶煉化工企業的廢水汙染，礦區企業周圍湖泊、河流、地下水以及下遊的水資源出現越來越嚴重的砷汙染，己嚴重威脅到周圍人們的飲水和健康。人們長期飲用砷超標的生活用水(中國飲用水砷標準為5(^g/L，美國、歐洲標準為lOpg/L)會致癌和其他疾病。高濃度含砷水的處理工藝很多，多是加Ca(OH)2和鐵鹽沉澱處理，這種工藝的出水標準一般為0.5mg/L。但要將含砷0.5mg/L處理成50嗎/L，甚至10嗎/L以下的飲用水標準，成熟的工藝不多。國內外已報導的飲用水除砷工藝為交換樹脂法，它的出水指標可以達到10嗎/L，主要是一次性投資高，運行費貴，而且對原水的濁度和其他金屬離子含量要求高。活性氧化鋁顆粒吸附法，它的除砷效率在40-80%，一般達不到砷含量10|ig/L的高標準。國外另一種多孔活性氧化鐵介質過濾器，可以去除水中的砷，但不能再生使用，處理單位水的成本比較高。
發明內容本發明的目的在於克服現有技術中的缺陷，提供一種具有除砷功能的淨水工藝，這種工藝能夠將砷汙染地表水和地下水處理成合格的飲用水。本發明的淨水工藝包括下列步驟1.將砷汙染原水調pH至7.0-9.0。(如果原水pH^7.0，則不需要加pH調節劑)。2.投放鐵鹽後流入混合反應池，空氣曝氣10-30分鐘，曝氣強度為氣液體積比0.5~10，也可加氧化劑如H202代替。3.曝氣完的水經第一級過濾器過濾處理，第一級過濾器為多孔聚苯乙烯介質過濾器，即以多孔聚苯乙烯為過濾介質的過濾器。優選的，上述工藝在步驟3後，還包括經第二級過濾器過濾處理，第二級過濾器為多孔聚苯乙烯介質過濾器或錳砂介質過濾器(以錳砂為過濾介質的過濾器)。採用一級過濾器已可實現除砷效果達到飲用水的標準，但兩級過濾器串聯的方式除砷、除鐵與降低濁度的效果更好、更穩定。上述工藝用於處理砷汙染水時，受砷汙染原水的濁度應小於500NTU，如果超出500NTU，最好採用預處理如預沉澱池等降低進水濁度。上述工藝適合處理砷含量在100mg/L以下的汙水，當砷含量超過100mg/L，需經預處理，如採用Ca(OH)2中和後自然沉澱處理，或其他常規的除砷處理。所述步驟1中的pH調節劑可選擇Ca(OH)2。所述步驟2中空氣的加入可使水中的Fe+2氧化成Fe+3、三價As氧化成五價As，並使鐵與As反應生成FeAs04和Fe(OH)3，FeAs04和Fe(OH)3可吸附As(V)後共沉。投入的鐵鹽為除砷工藝中常用的鐵鹽，如FeS04、FeCl3、Fe2(S04)3、FeCl2或聚合硫酸鐵等中的一種或幾種混合物，其中，聚合硫酸鐵的單體為Fe2(OH)n(S04)3-n/2，0.5<n<2。步驟2中曝氣也可以用投加氧化劑(例如&02)代替。鐵鹽投加量按鐵離子計算是砷汙染原水中As元素重量的5~50倍。投加鐵鹽比例越高，除砷效率越好，但汙泥產量越多，運行成本越高。故一般取10-20倍即可。所述的多孔聚苯乙烯粒徑為1.04.0mm，密度為0.02-0.lg/ml。研究發現，這類有機介質表面微電荷能吸附鐵和砷，它對原水中的懸浮顆粒和溶解性鐵離子、砷離子具有過濾、吸附的兩重去除功能。多孔聚苯乙烯介質過濾器的濾層厚度可為500-800mm。優選的，上述第二級過濾器的介質為多孔聚苯乙烯時，其粒徑為0.6-1.5mm。所述錳砂介質過濾器中的錳砂粒徑為0.6-1.5mm，錳砂介質過濾器的濾層厚度可為600-900mm。錳砂的表面能夠吸附鐵離子，而吸附的鐵離子又能進一步吸附砷離子，因此錳砂介質過濾器能將鐵離子與砷離子一起截留。上述第一級過濾器或第二級過濾器可為專利ZL200720069810.8，發明名稱為液體過濾器公開的過濾器。也可為其他現有的液體過濾器。上述第一級過濾器與第二級過濾器進行過濾處理時，流速較佳為l-10m/h。過濾器需定期用過濾液反衝洗濾料層，多孔聚苯乙烯介質過濾器的反衝洗強度為40-80L/m2，錳砂介質過濾器的反衝洗強度為20-30L/s'm2，衝洗時間持續時間1~3分鐘，間隔4-12小時。定時反衝洗過濾器濾料層後，從底部排出汙泥，汙泥經脫水機脫水外運處理，脫泥後水回原水池。本發明的水處理工藝為高效率低成本的處理低濃度砷汙染水的工藝，工藝流程簡單，設備投資少，運行費低。用這種工藝能夠將砷汙染地表水和地下水處理成合格的飲用水，可使砷含量小於1(Vg/L，懸浮物小於1NTU。當然，本發明的水處理工藝也可用於將砷汙染的工業廢水處理成達標排放水。圖1:本發明的水處理工藝流程圖具體實施例方式以下列舉具體實施例進一步闡述本發明，應理解實施例並非用於限制本發明的保護範圍。實施例1某冶煉廠排放酸性廢水，其主要成分為As1.5g/L，H2S043.2%，FeS041.1%,其他金屬少量。經加Ca(OH)2中和至pH8.5左右自然沉澱處理，出水水質As3.0~6.0mg/L，pH7.5-8.5，濁度10-30mg/L。該水再加FeS0480mg/L-100mg/L，曝氣15分鐘，以過濾器流速為6m/h進兩級過濾器處理，其中，第一級過濾器為多孔聚苯乙烯介質過濾器，多孔聚苯乙烯(羅門哈斯公司PWA系列)平均粒徑為2.0mm，密度為0.04g/ml，濾層厚度為約800mm，第二級為多孔聚苯乙烯介質過濾器，多孔聚苯乙烯平均粒徑為l.Omm，密度為0.04g/ml，濾層厚度為約600mm。出水測試結果。序號tableseeoriginaldocumentpage7實施例2取某砷汙染河水，調節pH至9.0左右，加FeS04，曝氣20分鐘後經兩級過濾器過濾，其中，第一級過濾器為多孔聚苯乙烯介質過濾器，多孔聚苯乙烯(朗盛公司PO系列)平均粒徑為l.Omm，密度為0.08g/ml，濾層厚度為約500mm，第二級為錳砂介質過濾器，錳砂平均粒徑為1.5mm，濾層厚度為約800mm，過濾器流速都是8m/h。(工藝流程如圖1所示)測試結果如下:tableseeoriginaldocumentpage8實施例3取某砷汙染湖水，經過常規水處理工藝沉澱及錳砂過濾處理後，其出水的濁度為1.0NTU左右。調節pH至7.0左右，加FeS04，曝氣15分鐘後經兩級過濾器過濾，其中，第一級過濾器為多孔聚苯乙烯介質過濾器，多孔聚苯乙烯平均粒徑為4.0mm，密度為0.1g/ml，濾層厚度為約700mm，第二級為錳砂介質過濾器，錳砂平均粒徑為lmm，濾層厚度為約700mm，過濾器流速都是10m/h。測試結果如下tableseeoriginaldocumentpage9通過實施案例可以看到，經過加鐵鹽曝氣處理後，利用兩級過濾器的第一級過濾器吸附後，大部分其出水含As小於10(ig/L，經第二級過濾器吸附後，其出水含As全部小於10嗎/L，且濁度小於1NTU，高於中國現在飲用水標準As含量50嗎/L，達到歐洲和美國飲用水標準As含量10pg/L，將常規水處理的除濁度功能和除砷功能集合在一起，利用廉價的硫酸亞鐵作為除砷和絮凝藥劑，對中性含砷飲用水，硫酸亞鐵投加量為10g/n^左右；兩級過濾器的進水壓力損失小於0.05MPa，所以處理的動力消耗為0.1KWh/r^左右。整個除砷除濁工藝的運行電費和藥劑費很低。權利要求1.一種具有除砷功能的淨水工藝，包括下列步驟a.當砷汙染原水pH<7.0時，調pH至7.0-9.0；當砷汙染原水pH≥7.0時，無需調節pH；b.投放鐵鹽後流入混合反應池，投入氧化劑反應或者空氣曝氣10-30分鐘，曝氣強度為氣液體積比0.5～10；c.經氧化劑處理或曝氣完的水經第一級過濾器過濾處理，第一級過濾器為多孔聚苯乙烯介質過濾器。2.如權利要求1所述具有除砷功能的淨水工藝，其特徵在於，所述工藝在步驟c後，還包括經第二級過濾器過濾處理，第二級過濾器為多孔聚苯乙烯介質過濾器或錳砂介質過濾器。3.如權利要求1或2所述具有除砷功能的淨水工藝，其特徵在於，所述步驟a中採用Ca(0H)2調節pH。4.如權利要求1或2所述具有除砷功能的淨水工藝，其特徵在於，所述鐵鹽選自FeS04、FeCl3、Fe2(S04)3、FeCl2或聚合硫酸鐵中的一種或幾種的混合物。5.如權利要求1或2所述具有除砷功能的淨水工藝，其特徵在於，所述鐵鹽投加量按鐵離子計算是砷汙染原水中砷元素重量的5~50倍。6.如權利要求1或2所述具有除砷功能的淨水工藝，其特徵在於，所述步驟b中的氧化劑為H2(D2。7.如權利要求1或2所述具有除砷功能的淨水工藝，其特徵在於，所述多孔聚苯乙烯介質過濾器中多孔聚苯乙烯的粒徑為1.04.0mm，密度為0.02-0.lg/ml。8.如權利要求7所述具有除砷功能的淨水工藝，其特徵在於，第二級過濾器的介質為多孔聚苯乙烯時，第二級過濾器中多孔聚苯乙烯的粒徑為0.6-1.5mm。9.如權利要求2所述具有除砷功能的淨水工藝，其特徵在於，所述錳砂介質過濾器中的錳砂粒徑為0.6-1.5mm。10.如權利要求1或2所述具有除砷功能的淨水工藝，其特徵在於，所述第一級過濾器或第二級過濾器進行過濾處理時，流速為l-10m/h。11.如權利要求1或2所述具有除砷功能的淨水工藝，其特徵在於，還包括每間隔4-12小時對過濾器進行反衝洗，多孔聚苯乙烯介質過濾器的反衝洗強度為40-80L/m2，錳砂介質過濾器的反衝洗強度為20-30L/s'm2，衝洗持續時間13分鐘。12.如權利要求11所述具有除砷功能的淨水工藝，其特徵在於，定時反衝洗過濾器濾料層後，從底部排出汙泥，汙泥經脫水機脫水外運處理，脫泥後水回原水池。全文摘要本發明涉及水處理，公開了一種具有除砷功能的淨水工藝，包括下列步驟調pH至7.0-9.0；投放鐵鹽後流入混合反應池，空氣曝氣10-30分鐘，曝氣強度為氣液體積比0.5～10；曝氣完的水經過濾器過濾處理。本發明的工藝流程簡單，設備投資少，運行費低，且用這種工藝能夠將砷汙染地表水和地下水處理成合格的飲用水。文檔編號C02F1/66GK101423277SQ20081020378公開日2009年5月6日申請日期2008年12月1日優先權日2008年12月1日發明者丁立平,趙志安申請人:上海西恩化工設備有限公司