一种应对突发性苯胺污染的水处理技术制造技术

本发明专利技术提供了一种应对突发性苯胺污染的水处理技术。其特征在于：首先向每升原水中投加55 mg~65 mg粉末活性炭（PAC），5 min混合均匀后以90 r/min速率搅拌，吸附20 min~30 min；第二步向上述混合液中投加2.4 mg~3.0 mg高锰酸钾（KMnO4），氧化30 min~50 min；第三步，将上述混合液使用超滤膜系统处理30 min~45 min，苯胺去除率可达80.0%~90.0%。使用该技术处理的出水中各水质指标均能满足生活饮用水标准（GB5749—2006），且优于PAC、KMnO4和超滤技术单独或者两两结合对苯胺的去除效果。

【技术实现步骤摘要】
一种应对突发性苯胺污染的水处理技术
本专利技术提供了一种应对突发性苯胺污染的水处理技术，具体涉及了一种粉末活性炭—高锰酸钾联用—超滤组合技术，属于水处理

技术介绍
苯胺类有机物是工业生产经常使用的有机物，在生产、运输过程中，一旦发生意外事故，进入水源水或者其他水体中，将会对居民饮用水安全造成一定程度的威胁。由于苯胺类有机物具有很强的毒性，属于“致癌、致畸形、致突变”的“三致”物质，且难以生物降解，一般的水厂常规工艺对其去除效果并不理想，因此突发性苯胺污染的处理一直以来都是自来水厂面临的一大难题。目前，对苯胺类有机物的处理方法有活性炭吸附法、膜处理技术、化学氧化法等。(1)活性炭吸附法吸附是一种固体表面现象，利用多孔性固体较强的吸附性，使水中一种或几种组分在分子间作用力或化学键力的作用下吸附在固体表面上，从而达到分离的目的。目前应用于水处理的吸附剂主要有活性炭、沸石、黏土等，其中应用最多的是活性炭，活性炭含有大量微孔，比表面积巨大，能有效的去除水中的色度、嗅味和小分子有机物。在实际应用方面，活性炭吸附法可以单独使用，也可以与其他方法联用，比如在自来水厂中活性炭一般与预氧化、生物处理技术联用，可以去除许多有机污染物，从而应对水体突发性有机污染事故。常用的活性炭分为颗粒活性炭(GAC)和粉末活性炭(PAC)两种，GAC主要用于自来水厂的一般水处理工艺，主要因为其可回收再生、循环使用，吸附效果稳定；PAC主要用于水污染应急处理技术，在水体遭受突发性污染物影响时，投加PAC可短时间内将污染物浓度降低。不论是在试验过程还是在水厂实际应用方面，投加PAC是一种可靠的技术手段。PAC对苯胺等有机污染物的吸附能力较佳。在水源水苯胺污染的应急技术研究中，国内外许多学者对粉末活性炭的吸附效果进行了探索，陈忠林等研究表明粉末活性炭预吸附在不改变现有工艺前提下，具有控制效果好、投资小、对短期水质突变适应能力强等优点，是一种经济、简单易行的控制突发性苯胺类有机污染的方法；崔福义等研究表明在苯胺类有机物超标14.22倍的情况下，向原水中投加粉末活性炭，在保证其充分吸附时间的条件下，可有效的降低苯胺类有机物的浓度；傅金祥等研究表明pH>5时，活性炭对苯胺的吸附容量较大，且比表面积较大的木质炭吸附效果比煤质炭要好，PAC对苯胺的吸附量在30min内能达到80%～90%；甘世新等研究表明随着温度的上升会导致PAC对苯胺吸附效果的下降，但提高PAC的投加量可弱化温度的影响；孙彤等研究表明随着活性炭投加量的增加，其吸附速率也会相应增大；甘世新研究表明PAC与混凝剂或二氧化氯联用时，对苯胺的去除效果优于单独使用PAC。虽然PAC在处理有机物方面有显著的效果，但在实际应用过程中，PAC基本上都是一次性使用，难以回收再生，且其价格非常昂贵，因此，需要将活性炭吸附法与其他水处理技术联用，以达到减少活性炭的使用量，降低成本的目的。(2)膜处理技术与传统的物理化学分离技术相比，膜处理技术在分离过程中不发生相态变化，通常在室温（22℃）进行，能耗较低，适合分离热敏性物质，且其分离系数很大，从病毒、细菌到微粒的有机物和无机物及许多特殊溶液体系，如溶液中大分子与无机盐的分离。膜分离过程主要以压力为推动力，分离装置简单，操作简便。根据膜孔径和分离原理的不同，膜处理技术分为微滤、超滤、反渗透等。微滤的孔径较大，一般可以去除水中悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体；超滤较微滤的孔径要小，可将水中的胶体物质、颗粒、细菌、病毒和原生动物全部去除；反渗透常用于去除各类废水中所含有的杂质，对水中含有的农药、腐殖酸、THMs、消毒副产物以及难以去除的表面活性剂等都有很好的去除效果。膜处理技术在苯胺废水方面的研究成果尚且较少，且膜处理技术的基建费用与运行费用较高，在运行过程中存在膜堵塞、膜污染及膜清洗难的问题，因此在推广应用方面存在很大阻碍。近年来，随着膜技术的突飞猛进，膜的价格逐渐被市场接受，同时超滤技术日趋完善，膜技术己经逐渐应用到城市水厂的运行中来，第三代饮用水处理工艺将以超滤技术为核心，并将成为饮用水净化工艺发展的新方向。(3)化学氧化法在水源水的处理过程中常用的化学法为预氧化法，主要是在原水进行混凝之前向水中投加氧化剂，充分利用氧化剂的氧化能力，氧化水中的有机污染物，增强后续处理工艺的处理效果。在饮用水处理中常用的氧化剂有臭氧、二氧化氯、氯气和高锰酸钾等。二氧化氯是一种较为清洁、高效的氧化剂，二氧化氯可以杀死细菌的繁殖体、芽孢、病毒和真菌等微生物，在氧化水中有机物的过程中不生成对人体有害的、致癌的产物，但二氧化氯是一种易爆炸的气体，一般现场配制使用，运输存储较为困难。氯气由于其成本低、消毒效果显著而被广泛应用，但随着水处理技术的发展，氯气消毒的饮用水已不能满足居民对饮用水安全的要求，且其消毒过程中产生的消毒副产物使居民的生命安全遭受威胁。由于氯气消毒对健康的威胁，臭氧氧化的优势体现出来，因而被广泛应用。有自来水公司的运行结果显示：在经过预臭氧后，砂滤池出水即可满足生活饮用水安全要求。高锰酸钾是一种强氧化剂，也常用于去除水源水中的有机污染物。高锰酸钾对饮用水处理的效果研究最早是由哈尔滨工业大学的李圭白先生的课题组开始的，研究了高锰酸钾对水中微量有机物(如苯酚)、天然有机物(如腐植酸一类)、致突变物质（如苯胺等）以及氯化消毒副产物(如氯仿等)的氧化去除效果，研究表明高锰酸钾对于水中“优先去除的污染物”以及“三致”物质，具有一定的去除效果。其他研究表明使用高锰酸钾预氧化与铝盐混凝联用的处理方法去除水中的某些有机污染物，也可以达到很好的去除效果。这说明高锰酸钾在水处理行业中具有很高的应用价值，与水厂常规工艺也比较容易结合，在投加方式与投加量方面也比较容易操作。
技术实现思路
我国在突发性水污染事故方面的应对方案不多，为了在污染事故发生后迅速有效的控制污染物浓度，本专利技术针对水源水苯胺突发性污染事故，建立一个完善的预处理与超滤法联用的水处理技术，为水源水突发性苯胺污染提供可靠技术。具体技术方案如下：一种利用粉末活性炭、高锰酸钾联用—超滤组合的应对突发性苯胺污染的水处理技术，其特点在于超滤膜过滤前先投加PAC后投加KMnO4进行水样预处理，采用周期运行的方式工作。通过控制投加试剂种类、试剂顺序、试剂投加量、搅拌速率与反应时间等参数，达到短时间内将水中苯胺浓度降到最低的目的。所述的超滤膜过滤系统，包括以下设定条件：1）所采用的超滤膜为PVDF中空纤维超滤膜，有效膜面积为20m2，外形尺寸D×L为147mm×1327mm，重量为18kg，膜截留分子量为80000，pH适用范围为过滤时1~10，化学清洗时0~12。2）所设置的运行条件分别为最大进水流量2.0m3/h，最大反洗流量3.0m3/h，最大空气流量4.5Nm3/h，最大跨膜压差100kPa，最高使用温度40℃。优选的，所述投加最佳吸附和氧化试剂分别为粉末活性炭（PAC）和高锰酸钾（KMnO4）。优选的，所述的应对突发性苯胺污染的水处理技术，包括以下步骤：1）首先向每升原水中投加55mg~65mgPAC，5min混合均匀后以90r/min速率搅拌，吸附20min~30min；2）第二步向上述混合液中投加2.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应对突发性苯胺污染的水处理技术，其特征在于：粉末活性炭、高锰酸钾和浸没式超滤膜过滤系统对苯胺等污染物有一定的处理效果，将其组合为PAC—KMnO4—超滤膜过滤技术，对水源水中苯胺及其他污染物进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种应对突发性苯胺污染的水处理技术，其特征在于：粉末活性炭、高锰酸钾和浸没式超滤膜过滤系统对苯胺等污染物有一定的处理效果，将其组合为PAC—KMnO4—超滤膜过滤技术，对水源水中苯胺及其他污染物进行处理。2.如权利要求1所述的超滤膜过滤系统，其特征在于：所采用的超滤膜为PVDF中空纤维超滤膜，有效膜面积为20m2，外形尺寸D×L为147mm×1327mm，重量为18kg，膜截留分子量为80000，pH值适用范围为过滤时1~10，化学清洗时0~12。3.如权利要求1~2所述的超滤膜过滤系统，其特征在于：所设置的运行条件分别为最大进水流量2.0m3/h，最大反洗流量3.0m3/h，最大空气流量4.5Nm3/h，最大跨膜压差100kPa，最高使用温度40℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翠梅，朱君妍，张凯歌，张绍广，艾萍，孙雯，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32