一种类芬顿试剂和氯联合消毒的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用a -FeOOH和H2O2构成的类芬顿试剂和氯联合的饮用水消毒方法，应用于城市给水系统。
【背景技术】
[0002]氯消毒是目前饮用水消毒领域普遍使用的方法，但运行费用偏高，而且这种消毒方式会产生如三齒甲烧、齒乙酸等消毒副产物(Disinfect1n By-Products,DBPs)，对人体的健康造成影响，降低了饮用水的安全性。
[0003]为了解决这一问题，许多氯消毒的替代方法逐渐被研发出来，如:臭氧消毒，优点是杀菌效果好，用量少，作用快；但是会产生很多消毒副产物，其中有机性副产物有三溴甲烷、乙腈氰甲烷、1-1 二溴酮、溴乙酸等，无机性副产物有溴酸盐、次溴酸、次溴离子等。特别是在臭氧处理后再加氯或氯胺处理会分别生成三氯硝基甲烷和氯化氰，成为新的消毒副产物，其毒性现尚不清楚。对某些农药，臭氧氧化后的产物可能更有害，例如溴酸盐。
[0004]另外，二氧化氯、氯胺、紫外线消毒、光催化消毒、生物消毒、电场消毒、超声波消毒等氯消毒的替代方法，普遍存在安全性差、对设备要求高、不易操作、运行成本高、不环保的问题；因此亟待需要一种安全、合理、环保、经济、有效的饮用水消毒方法，保证人们的健康和生存环境。
【发明内容】
[0005]本发明目的是为了解决现有饮用水消毒工艺存在运行费用偏高，消毒副产物产生量大的问题，从而提供一种类芬顿试剂和氯联合消毒的方法。
[0006]一种类芬顿试剂和氯联合消毒的方法，实现过程如下:在城市供水厂的清水池中投加a -FeOOH和H2O2，投加后浓度为0.01?0.05mol/L的a -FeOOH和质量浓度为0.5%?I %的H2O2, Ih后投加0.4?0.7mg/L的氯，即完成类芬顿试剂和氯联合消毒。
[0007]本发明中a -FeOOH是生长环主要成分，材料便宜易得，一次投加后，可在城市给水管网中大量持续存在，H2O2的成本低廉；a -FeOOH和H2O2构成的类芬顿体系消毒效果好，且不产生三卤甲烷、卤乙酸等消毒副产物，增强了饮用水安全性。a -FeOOH和H2O2构成的类芬顿体对于滤后水中存在的各种细菌具有明显的灭活作用，且Ih后投加小剂量氯能够有效保持城市给水管网的余氯量，起到持续消毒作用。本发明中先投加类芬顿试剂再投加氯消毒，能够大大减少后期投氯产生的消毒副产物，整个消毒过程消毒副产物生成量大大降低。
[0008]本发明类芬顿试剂和氯联合消毒的方法的优点在于:
[0009]1、利用H2O2和a -FeOOH构成的类芬顿体系与氯联合消毒，能大大减少三卤甲烷、卤乙酸等消毒副产物的生成量。
[0010]2、采用类芬顿试剂和氯联合消毒方式后，能有效减少城市供水厂的投氯量，降低消毒成本。
[0011]3、H2O2和a -FeOOH廉价易得，除此之外a -FeOOH在类芬顿体系中起催化剂的作用，一次投加即可，后期只需投加H2O2即可；设备要求简单，能量损耗低，节约投入和运行成本。
【具体实施方式】
[0012]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0013]【具体实施方式】一:本实施方式类芬顿试剂和氯联合消毒的方法，实现过程如下:在城市供水厂的清水池中投加a -FeOOH和H2O2，投加后浓度为0.0I?0.05mo 1/L的a -FeOOH和质量浓度0.5%?1%的H2O2, Ih后投加0.4?0.7mg/L的氯，即完成类芬顿试剂和氯联合消毒。
[0014]本实施方式中投加a -FeOOH和H2O2后，Ih内就能有效杀死饮用水中细菌。
[0015]本实施方式中投加0.4?0.7mg/L的氯，目的是有效保持城市给水管网中余氯量起到持续消毒作用。
[0016]本实施方式清水池中的H2O2与a -FeOOH作用，构成的类芬顿体，能在h内有效杀死饮用水中细菌。
[0017]类芬顿反应的反应机理如下:
[0018]Fe2++H202—Fe 3++0!Γ+0!Γ(I)
[0019]Fe3++H202—HO 2>Fe2++H+(2)
[0020]0H>Fe2+— Fe 3++0F(3)
[0021]Fe3++H(V—Fe 2++02+H+(4)
[0022]OF+H2O2^ H 20+H(V(5)
[0023]由式(5)可知，二价铁离子催化过氧化氢形成羟基自由基，二价铁被氧化成三价铁。三价铁离子与过氧化氢反应生成二价铁离子，反应循环进行。在城市给水管网中，无需投加其他的催化剂，且无对人体有害的副产物。
[0024]本实施方式中所用到的H2O2为无色透明液体，是一种强氧化剂，H2O2本身不能燃烧，但分解时放出的氧能强烈地助燃。其分解时可产生很大体积的氧，失控的分解可导致设备的压力爆破，因此本实施例中H2O2投加后所达到的浓度需合理控制。
[0025]H2O2纯度越高，稳定性越好，但对存在的杂质越敏感；在低浓度范围内，H2O2是无害的，例如质量浓度低于3%的水溶液可用于口腔消毒。H2O2在管网中长时间与生长环中a -FeOOH反应，饮用水到达用户时H2O2浓度较低，对人体无害。且在一般情况下会分解成水和氧气，但分解速度极其慢。H2O2运输无危险，易于制取，价格便宜。
[0026]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:在城市供水厂的清水池中投加a -FeOOH和H2O2,投加后浓度为0.02?0.04mol/L的a -FeOOH和质量浓度0.6%?0.9%的H2O2。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0027]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】二不同的是:在城市供水厂的清水池中投加a -FeOOH和H2O2，投加后浓度为0.03mol/L的a -FeOOH和质量浓度0.7%的!1202。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0028]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:投加0.5mg/L的氯。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0029]采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0030]实施例1:
[0031]类芬顿试剂和氯联合消毒的方法，实现过程如下:在城市供水厂的清水池中投加a -FeOOH和H2O2,投加后浓度为0.01mol/L的a -FeOOH和质量浓度I %的H2O2, Ih后投加0.5mg/L的氯，即完成类芬顿试剂和氯联合消毒。
[0032]本实施例中投加a -FeOOH和H2O2Ih后细菌灭活率达94%。
[0033]实施例2:
[0034]类芬顿试剂和氯联合消毒的方法，实现过程如下:在城市供水厂的清水池中投加a -FeOOH和H2O2,投加后浓度为0.01mol/L的a -FeOOH和质量浓度0.5%的H2O2, Ih后投加0.5mg/L的氯，即完成类芬顿试剂和氯联合消毒。
[0035]本实施例中投加a -FeOOH和H2O2Ih后细菌灭活率达91 %。
[0036]实施例3:
[0037]类芬顿试剂和氯联合消毒的方法，实现过程如下:在城市供水厂的清水池中投加a -FeOOH和H2O2,投加后浓度为0.01mol/L的a -FeOOH和质量浓度I %的H2O2, Ih后投加0.51mg/L的氯，即完成类芬顿试剂和氯联合消毒。
[0038]本实施例中投加α-FeOOH和H2O2Ih后细菌灭活率达93%，此时加入0.51mg/LNaC1，加氯Ih后细菌灭活率达到99%，加氯3h后余氯量为0.24mg/L。
【主权项】
1.一种类芬顿试剂和氯联合消毒的方法，其特征在于它实现过程如下:在城市供水厂的清水池中投加a -FeOOH和H2O2,投加后浓度为0.01?0.05mol/L的a -FeOOH和质量浓度0.5%?1%的H2O2, Ih后投加0.4?0.7mg/L的氯，即完成类芬顿试剂和氯联合消毒。2.根据权利要求1所述的一种类芬顿试剂和氯联合消毒的方法，其特征在于在城市供水厂的清水池中投加a -FeOOH和H2O2,投加后浓度为0.02?0.04mol/L的a -FeOOH和质量浓度0.6 %?0.9 %的H2O2。3.根据权利要求1所述的一种类芬顿试剂和氯联合消毒的方法，其特征在于在城市供水厂的清水池中投加a -FeOOH和H2O2,投加后浓度为0.03mol/L的a -FeOOH和质量浓度.0.7%的 Η202。4.根据权利要求1所述的一种类芬顿试剂和氯联合消毒的方法，其特征在于投加.0.5mg/L 的氯。
【专利摘要】一种类芬顿试剂和氯联合消毒的方法，它涉及利用α-FeOOH和H2O2构成的类芬顿试剂和氯联合的饮用水消毒方法。它要解决现有饮用水消毒工艺存在运行费用偏高，消毒副产物产生量大的问题。方法：在城市供水厂的清水池中投加α-FeOOH和H2O2，1h后投加氯，即完成。本发明中α-FeOOH和H2O2的成本低廉，构成的类芬顿体系消毒效果好，且不产生三卤甲烷、卤乙酸等消毒副产物，增强了饮用水安全性。本发明中先投加类芬顿试剂再投加氯消毒，能够大大减少后期投氯产生的消毒副产物，整个消毒过程消毒副产物生成量大大降低。本发明对设备要求简单，能量损耗低，节约投入和运行成本。
【IPC分类】C02F1/50, C02F1/72
【公开号】CN104944567
【申请号】CN201510397581
【发明人】钟丹, 马文成, 袁一星, 王自强, 李百玲
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月8日