[发明专利]一种用于含三价砷或三价锑地下水的水处理装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于含三价砷或三价锑地下水的水处理装置及方法，所述水处理装置包括：预处理过滤单元经第一连通管道与颗粒复合吸附剂过滤单元相连通，颗粒复合吸附剂过滤单元经第二连通管道与锰砂自催化氧化过滤单元相连通，锰砂自催化氧化过滤单元经第三连通管道与储水装置相连通；预处理过滤单元还经第四连通管道与锰砂自催化氧化过滤单元相连通，锰砂自催化氧化过滤单元还经第五连通管道与颗粒复合吸附剂过滤单元相连通，颗粒复合吸附剂过滤单元还经第六连通管道与储水装置相连通。本发明可以通过对As(V)的氧化和As(V)的吸附来完成水中砷污染物的高效去除；同理，也适用于Sb(III)的高效去除。

技术领域

本发明属于饮用水净化处理技术领域，特别涉及一种用于含三价砷或三价锑地下水的水处理装置及方法。

背景技术

据研究报道，大部分饮用有健康风险的含砷地下水的人居住在农村地区；由于农村地区的村民居住比较分散，不适宜建造较大规模的地下水处理厂，考虑到农村的实际情况，开发低维护、少投药的分散式除砷技术装置或方法更利于农村散户的使用。

由于三价砷(As(III))的毒性和去除难度都远高于五价砷(As(V))，往往需要先将As(III)氧化为As(V)后再进行去除；类似地，三价锑(Sb(III))的毒性和迁移性也高于五价锑(Sb(V))。为提高除Sb(III)效果，同样需要先完成对Sb(III)的氧化。为了达到技术的便捷性，有众多研究者开发出含锰氧化物(MnO_x)的吸附剂来去除As(III)或Sb(III)，其中MnO_x可以把As(III)或Sb(III)氧化为As(V)或Sb(V)，然后再将其吸附到对As(V)或Sb(V)有专性捕获能力的金属氧化物表面。

然而，上述利用含锰吸附材料去除As(III)或Sb(III)的技术在使用过程中会产生两个问题：

一是MnO_x与As(III)或Sb(III)反应后会溶解生成Mn(II)释放到水中，可能会形成二次污染，后续还要考虑除锰的问题；

二是锰氧化物表面氧化位点的消耗与另外的金属氧化物表面吸附位点的消耗很难控制在同一步调上，吸附剂中的锰含量过高时，由于锰氧化物直接吸附砷的能力较弱，会降低吸附剂对砷的饱和吸附量，缩短穿透周期；而当锰含量不足时，材料中MnO_x耗尽后其对As(III)或Sb(III)就不再具有氧化能力。尽管材料此时仍然有大量吸附位点未被污染物占据，但其对As(III)或Sb(III)捕获能力不足的缺陷也将导致穿透周期缩短。

综上分析，有必要对基于含锰金属氧化物材料的吸附工艺进行优化，以进一步提高材料的利用率，并延长除砷工艺运行周期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于含三价砷或三价锑地下水的水处理装置及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的水处理装置或方法，可以通过对As(V)的氧化和As(V)的吸附来完成水中砷污染物的高效去除，且该除砷技术不需外加化学药剂，也不会产生Mn离子超标的二次污染；同理，也适用于Sb(III)的高效去除。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种用于含三价砷或三价锑地下水的水处理装置，包括：预处理过滤单元、颗粒复合吸附剂过滤单元、锰砂自催化氧化过滤单元和储水装置；

所述预处理过滤单元的进口用于输入待处理的含三价砷或三价锑地下水；

所述预处理过滤单元的出口经第一连通管道与所述颗粒复合吸附剂过滤单元的进口相连通，所述颗粒复合吸附剂过滤单元的出口经第二连通管道与所述锰砂自催化氧化过滤单元的进口相连通，所述锰砂自催化氧化过滤单元的出口经第三连通管道与所述储水装置的进口相连通；所述第一连通管道上设置有阀门a，所述第二连通管道上设置有阀门b，所述第三连通管道上设置有阀门c；