[发明专利]用臭氧-膨润土-Fe3+协同处理微污染饮用水源水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理微污染饮用水源水的方法，属于水处理技术领域。

背景技术

随着水污染形势的加剧和饮用水水质指标的日益严格，微污染饮用水源水的深度处理技术的发展受到了越来越多的关注。微污染源水中的有机物种类繁多，成份复杂，尤其是一些持久性有机污染物在水体的存在，更危害了人们的用水安全。采用常规的混凝-沉淀技术已经难有效的控制微污染饮用水源水中的有机物。因此，高级氧化技术成为了当今处理水中处理复杂有机物的新技术与新方法。

臭氧氧化技术是目前水处理领域广泛采用的一种典型的高级氧化技术，其利用O₃和O₃在水中分解所产生的HO·自由基的氧化作用，攻击水中的大分子有机物，从而使水质得到净化。但在微污染饮用水源水中，不但含有较多的复杂的芳香化合物，还含有大量的天然有机物。天然有机物在源水中的大量存在，会在处理过程中与芳香化合物相互竞争，影响处理效率。更值得注意的是，天然有机物也是一种HO·自由基的捕获剂，其能有效的捕获高级氧化过程中所产生的HO·自由基，从而削弱了高级氧化技术对水中有机物的氧化作用。另一方面，普通的臭氧氧化技术所需要的臭氧投加量较大，能耗高，由于臭氧的选择氧化性，处理效率并不高。如何解决微污染饮用水源水氧化处理中的这一系列问题，成为水处理技术的难点。

发明内容

本发明的目的是为同时高效去除微污染饮用水源水中天然有机物和芳香化合物，而提供一种用臭氧-膨润土-Fe³⁺协同处理微污染饮用水源水的方法。

本发明的用臭氧-膨润土-Fe³⁺协同处理微污染饮用水源水的方法，是在被处理源水中同时投加臭氧、膨润土原土和Fe³⁺，臭氧的投加量为0.5mg/l～10mg/l，膨润土原土的投加量为50～500mg/l，Fe³⁺的投加量为0.5～20mg/l。

上述的Fe³⁺可以是FeCl₃、Fe(NO₃)₃或Fe₂(SO₄)₃。

本发明方法利用臭氧氧化作用、膨润土的吸附作用、Fe³⁺的混凝作用及催化臭氧分解作用，可以有效去除微污染饮用水源水中的污染物。

本发明方法简单，操作简便。膨润土中的Si、Al氧化物上的羟基化表面位点与水中天然有机物之间可发生阴离子和配位交换反应。当Fe³⁺存在时，由于Fe³⁺的水解，更可在膨润土表面形成羟基化表面，从而强化膨润土颗粒对水中有机物尤其是天然有机物的吸附。此外，当带有正电的Fe³⁺进入带负电的膨润土的Si-O四面晶体内孔和八面体中的空位时，也会导致膨润土电价失去平衡，使之带正电，在静电吸附力的作用下，膨润土吸附水中有机物的能力可得到进一步增强。另一方面，膨润土在溶液中具有很好的溶胀性，单纯的膨润土颗粒在溶液中呈均匀分散状态，极为稳定。Fe³⁺的存在，可通过压缩双电层和电中和作用使得膨润土颗粒和微污染饮用水源水中的胶体颗粒脱稳。膨润土颗粒在水中的存在更增强了胶体间的架桥作用，可作为絮体生成的绒粒型核心和骨架材料，促进矾花的形成，水中的有机物尤其是天然有机物被裹挟在膨润土团聚形成的絮状颗粒物中，从而加速了污染物尤其是天然有机物的去除。

另一方面，在Fe³⁺存在条件下，臭氧可被催化分解为氧化能力更强的HO·自由基，催化反应方程式如下：

Fe³⁺+O₃→FeO²⁺+HO·+O₂+H⁺

由于大量的天然有机物被体系中的吸附和混凝作用所捕获，从而减少了其对水中HO·自由基的捕获作用，HO·自由基攻击水中的大分子芳香有机物，使源水得到进一步的净化。

微污染饮用水源水经处理后，絮状颗粒物快速沉降，从而使有机污染物与源水分离。

本发明集成吸附、混凝、催化臭氧氧化作用，实现微污染饮用水源水中天然有机物和芳香化合物同时高效去除。本发明解决了微污染饮用水源水高级氧化处理过程中的一系列问题，可广泛的应用在饮用水的净化处理中。

附图说明

图1是臭氧氧化和臭氧-膨润土-Fe³⁺对模拟微污染饮用水源水的处理效果对比。