[发明专利]利用锰生物氧化中间产物Mn3+氧化去除地下水中As的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及水处理领域中一种去除地下水中As的方法，具体是一种利用地下水生物除锰过程中间产物Mn³⁺作为氧化剂来氧化去除地下水中As³⁺形成As⁵⁺，同时，利用Mn²⁺氧化所生成的MnO₂来吸附As⁵⁺，从而实现水中As去除的方法。

背景技术：

砷是一种毒性很高的原生质毒物，在环境污染物中，其位居污染物有毒元素黑名单前列。美国疾病控制中心CDC和国际癌症研究中心IARC将砷及其化合物，列在1类95中致癌物质中的第3位，足见其对人类的毒害性。但另一方面砷在地下水中分布又十分广泛，在世界范围内至少有22个国家和地区正在遭受着地下水中砷的影响。英国研究人员发表报告称，全球将有1.4亿人因为用水而受到砷的毒害，从而导致更多的人致癌。我国也是受地下水砷危害的典型国家，目前，已经发现饮用水型地方性砷病病区或高砷区有13个省区，因此含砷水的处理不容忽视。

在自然水体中，砷主要以无机物和有机物两种形态存在。一般情况下，地表水体中，砷处于富氧状态，主要以As⁵⁺形式存在，As⁵⁺可以通过混凝、沉淀和过滤或吸附剂吸附等常规工艺去除；而在溶解氧含量较低还原性条件下的地下水中，砷主要以As³⁺形态存在，As³⁺利用常规工艺很难进行去除，除非能有效地将As³⁺氧化成As⁵⁺，然后再利用混凝、沉淀和过滤或吸附剂吸附等常规工艺去除。现阶段国内外科研工作者发现和创造了许多种吸附剂，这些吸附剂的应用为As的去除创造了较好的技术条件，但是，这些吸附剂在除砷工艺过程中的投加和吸附饱和后的再生过程都较为复杂，同时，有些高性能吸附剂的制作过程复杂成本也较高。目前针对地下水中As去除的常规工艺如图1所示：含砷原水1进入氧化反应池2，在氧化反应池2中投加强氧化剂3将As³⁺氧化成As⁵⁺然后进行后续混凝4、沉淀5和过滤6或者吸附等处理去除至出水7，所投加的强氧化剂主要有KMnO₄、O₃、Cl₂、ClO₂、H₂O₂、光催化氧化方法等。因此地下水中砷的去除方法目前应用较多的仍然是传统的混凝-沉淀-过滤法、膜分离法、离子交换法、吸附法和一些相关的生物处理法等。

发明内容：

本发明的目的就在于克服背景技术中所述的难题，提供一种处理含砷地下水的方法。利用地下水生物除锰过程中间产物Mn³⁺来氧化地下水中的As³⁺成为As⁵⁺，从而被细菌菌体和锰生物氧化产物MnO₂所吸附，并联合去除的方法。

本发明的技术方案：与背景技术中所叙述的传统除砷的方法不同，本发明提供一种独特而简单的处理方法：如图2即将含As³⁺原水1通入地下水除锰生物滤池8，利用地下水除锰生物滤池8中存在的Mn²⁺生物氧化过程中间产物Mn³⁺来氧化As³⁺成为As⁵⁺，同时利用地下水除Mn²⁺生物滤池中大量稳定存在的微生物群体和Mn²⁺生物氧化产物MnO₂来吸附As⁵⁺和剩余As³⁺，从而实现处理出水7中锰和砷在同一生物滤池中的同时去除。在上述过程中，在含砷地下水中同时含锰的条件下，即可顺利实施；那么在只含砷不含锰的地下水的条件下，可以在原水中投加Mn²⁺的方式人为创造出地下水生物除锰的工况条件Mn²⁺药剂如MnSO₄、MnCI₂等，都是很稳定又廉价的化学药剂。

本发明包括以下步骤：

1、地下水除锰生物滤池的驯化培养成熟；

2、含As、Mn原水通入驯化培养成熟的地下水除锰生物滤池，在地下水除锰生物滤池中利用Mn²⁺生物氧化过程中间产物Mn³⁺将As³⁺氧化成为As⁵⁺；