[12]发明专利申请公开说明书
[21]申请号200410058308.8[51]Int.CI.
C02F 1/52 (2006.01)C02F 1/72 (2006.01)C02F 1/58 (2006.01)
[43]公开日2006年2月15日[22]申请日2004.08.11[21]申请号200410058308.8
[71]申请人北京精密单因子水工程技术有限公
司
地址100089北京市海淀区半壁街南路8号院汇
景阁1604室[72]发明人李圭白 刘锐平 李虹 李星 夏圣骥
[11]公开号CN 1733616A
[74]专利代理机构北京北新智诚知识产权代理有限公
司
代理人张爱群
权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页
[54]发明名称
含砷地下水的处理方法
[57]摘要
本发明公开了一种经济有效、运行简便的含砷地下水的处理方法。在含砷地下水中泵入复合高效氧化絮凝剂，在充分搅拌条件下经混合、絮凝反应后由复合双层滤料滤柱过滤。处理后出水砷、铁、锰、浊度、色度、CODMn等指标可达到国家生活饮用水标准。
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权 利 要 求 书
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1.一种含砷地下水处理方法，其特征在于：在充分搅拌条件下向原水中泵入复合高效氧化絮凝剂，经混合、絮凝反应后由复合双层滤料滤柱过滤。 2.根据权利要求1所述的含砷地下水处理方法，其特征在于：在复合双层滤料滤柱过滤后，还进行超滤膜过滤。
3.根据权利要求1或2所述的含砷地下水处理方法，其特征在于：所述的复合高效氧化絮凝剂由三氯化铁与高锰酸钾组成，三氯化铁与高锰酸钾的质量比为15-100∶1。
4.根据权利要求3所述的含砷地下水处理方法，其特征在于：所述的加入的高锰酸钾量为地下水中还原性砷(III)、铁(II)及锰(II)的当量之和。 5.根据权利要求1所述的含砷地下水处理方法，其特征在于：所述的混合反应中，含砷地下水的停留时间为20秒～40秒。
6.根据权利要求1所述的含砷地下水处理方法，其特征在于：所述的絮凝反应中，含砷地下水的停留时间为2分钟～20分钟。
7.根据权利要求1所述的含砷地下水处理方法，其特征在于：所述的复合双层滤料滤柱过滤，其过滤滤速为8m/h～14m/h。
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说 明 书
含砷地下水的处理方法
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技术领域
本发明涉及地下水中有毒元素的处理方法，特别是指，一种含砷地下水的处理方法。背景技术
目前，天然水体中，砷主要以砷酸盐(As(V))及亚砷酸盐(As(III))两种形式存在。还原性地下水条件下，砷(III)为主要存在形式。与砷(V)比较而言，砷(III)毒性较强，对土壤、沉积物及金属氧化物等的亲和力较差，去除难度更大。 目前，去除水中砷主要有如下方法：沉降及共沉降、吸附、超滤、离子交换等。各种方法各有其优缺点，但这些方法或因处理效果较差，或因处理、再生费用较高运行管理复杂，或因具有饱和处理能力不能确保长期高效的处理能力，或只针对砷的去除而不能保证其他污染物的去除，难以在饮用水处理中大规模推广运用。发明内容
本发明针对去除难度更大、毒性更强的砷(III)，提供了一种经济有效、运行简便的含砷地下水处理方法。
为实现上述目的，本发明采取以下方案：
在充分搅拌条件下向含砷地下水中泵入复合高效氧化絮凝剂，经混合、絮凝反应后由复合双层滤料滤柱过滤。
在复合双层滤料滤柱过滤后，还进行超滤膜过滤。
所述的复合高效氧化絮凝剂由三氯化铁与高锰酸钾组成，三氯化铁与高锰酸钾的质量比为15-100∶1。
所述的加入的高锰酸钾量为含砷地下水中还原性砷(III)、铁(II)及锰(II)的当量之和。含砷地下水也称为原水。
本发明所述的处理方法是在含砷地下水一体化处理设备中完成的。该设备含有混合反应器、絮凝反应器、复合双层过滤柱，混合反应器与絮凝反应器之间、絮凝反应器与复合双层过滤柱之间以管线连接，或者以管线和阀门连接。 复合双层过滤柱之后，还有一超滤膜过滤器，以取得最佳的处理效果。 复合双层过滤柱中，含有颗粒活性炭滤层和石英砂滤层，颗粒活性炭滤层位于石英砂滤层之上。即，含砷地下水先通过颗粒活性炭滤层，后通过颗粒活性炭滤层。颗粒活性炭粒径范围为2mm～5mm，厚度为0.1m～0.6m；石英砂粒
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径范围为0.5mm～1.5mm，厚度为0.4m～1.0m。
本发明所述的处理方法中，混合反应是在混合反应器中完成，絮凝反应是在絮凝反应器中完成。混合反应器中，在充分搅拌条件下，泵入复合高效氧化絮凝剂与含砷地下水进行混合，含砷地下水的停留时间为20秒～40秒；在絮凝反应器中完成絮凝、吸附、共沉降等物理化学过程，含砷地下水的停留时间为2分钟～20分钟。之后，进入复合双层过滤柱进行过滤，过滤滤速为8m/h～14m/h；过滤出水由超滤膜过滤器进行过滤。 本发明的技术关键还在于：
根据源水中砷(III)和铁(II)含量及三氯化铁与高锰酸钾质量比范围确定复合高效氧化絮凝剂中三氯化铁的量；其中，砷(III)含量高、铁(II)含量低时取大值，而砷(III)含量低、铁(II)含量高时取小值，具体取值见下页的表1。 表1 FeCl3与KMnO4质量比确定原则
原水水质As(III)μg/L＜100100-200＞200＜100100-200＞200＜100100-200＞200
Fe(II)mg/L＜0.5＜0.5＜0.50.5-1.00.5-1.00.5-1.0＞1.0＞1.0＞1.0
FeCl与KMnO质量比
34FeCl/KMnO
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mg/mg50-60∶160-80∶180-100∶130-40∶140-60∶160-80∶115-30∶120-30∶125-35∶1
与现有的含砷地下水处理方法相比较，本发明具有如下优点： 1、除污染效能优异，仅通过该处理工艺设备而无需其它设备投资便能同时去除砷、铁、锰、浊度、色度、CODMn及重金属等其他污染物，使处理水相关指标达到国家生活饮用水标准GB 5749-1985，也符合卫生部《生活饮用水卫生规范》(卫法监发[2001]161号)。
2、工艺简单，操作简便，连续流运行，运行成本低廉，设备能半自动化运行，不需要复杂的再生过程及昂贵的再生设备，综合处理成本在0.5元/吨～1.5
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元/吨之间。
3、设备能根据源水水质、处理水量等参数灵活地进行设计以满足不同地区的用水要求，具有广谱的适应性。
4、仅通过简单的反冲洗过程便能使处理系统恢复优异的除砷效能，除砷效果长期稳定，无因吸附剂饱和而引起的处理水砷超标之虞。
5、反冲洗过程产生的废弃反冲洗水中溶解态的砷含量低，绝大多数砷均固化稳定在铁/锰氧化物沉淀中，通常条件下不会成为污染源而释放至环境，是一种环境友好的除砷方法。附图说明
图1为本发明实施例1的含砷地下水一体化处理设备的结构示意图。 图2为本发明所述的复合双层过滤柱的结构示意图。
图3为本发明实施例2的含砷地下水一体化处理设备的结构示意图。 附图标记：
1.混合反应器；2.絮凝反应器；3.复合双层过滤柱；4.超滤膜过滤器；5.清水水箱；6.颗粒活性炭滤层；7.石英砂滤层；8.承托层。具体实施方式 实施例1
本实施例中，原水含有100μg/L的As(III)，不含有Fe(II)和Mn(II)。 在充分搅拌条件下向原水中泵入复合高效氧化絮凝剂，该复合高效氧化絮凝剂由0.17mg/L的高锰酸钾和1.02mg/L的三氯化铁构成。
如图1、图2所示，混合反应器1中，在充分搅拌条件下，泵入复合高效氧化絮凝剂与含砷地下水进行混合，含砷地下水的停留时间为30秒；在絮凝反应器2中完成絮凝、吸附、共沉降等物理化学过程，含砷地下水的停留时间为15分钟。之后，进入复合双层过滤柱3进行过滤，其中复合双层过滤柱3上层为厚度为400mm的颗粒活性炭滤层6，中层为厚度为500mm的石英砂滤层7，下层为厚度为100mm的承托层8，过滤滤速为10m/h；过滤出水后由清水水箱5收集处理后的水。经检测，清水水箱5中的水的As(III)含量为8.4μg/L，其它指标也达到了GB 5749-1985的标准。 实施例2
本实施例中，原水含有100μg/L的As(III)，不含有Fe(II)和Mn(II)。 在充分搅拌条件下向原水中泵入复合高效氧化絮凝剂，该复合高效氧化絮凝剂由0.17mg/L的高锰酸钾和1.02mg/L的三氯化铁构成。
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如图3、图2所示，混合反应器1中，在充分搅拌条件下，泵入复合高效氧化絮凝剂与含砷地下水进行混合，含砷地下水的停留时间为30秒；在絮凝反应器2中完成絮凝、吸附、共沉降等物理化学过程，含砷地下水的停留时间为15分钟。之后，进入复合双层过滤柱3进行过滤，其中复合双层过滤柱3上层为厚度为400mm的颗粒活性炭滤层6，中层为厚度为500mm的石英砂滤层7，下层为厚度为100mm的承托层8，过滤滤速为10m/h；过滤出水由超滤膜过滤器4进行过滤，由清水水箱5收集处理后的水。经检测，清水水箱5中的水的As(III)含量为7.9μg/L，其它指标也达到了GB 5749-1985的标准。 实施例3～31
其它条件不变，根据原水的主要水质指标，确定复合高效氧化絮凝剂的组成，其处理效果见下页的表2。
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表2 本发明的处理效果
实施例编号
原水主要水质指标As(III)μg/L
实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7实施例8实施例9实施例10实施例11实施例12实施例13实施例14实施例15实施例16实施例17实施例18实施例19实施例20实施例21实施例22实施例23实施例24实施例25实施例26实施例27实施例28实施例29实施例30实施例31
100200400100100100200200200400400400100100200200400400100100200200400400100100200200400400
Fe(II)mg/L0000.51.220.51.220.51.220000000.510.510.510.510.510.51
Mn(II)mg/L0000000000000.20.40.20.40.20.40.20.20.20.20.20.20.40.40.40.40.40.4
复合高效氧化絮凝剂投量计算KMnO
4FeCl/KMnO
34FeCl
3处理后As(III)μg/L
mg/L0.170.340.670.641.112.050.971.442.381.141.612.550.550.940.721.11.051.441.021.491.191.661.521.991.411.881.572.041.912.38
-60∶180∶1100∶140∶130∶115∶150∶130∶120∶180∶130∶125∶160∶160∶170∶170∶190∶180∶150∶140∶150∶140∶160∶160∶150∶140∶150∶140∶170∶160∶1
mg/L10.227.26725.633.330.848.543.247.691.248.363.83356.450.47794.5115.25159.659.566.491.2119.470.575.278.581.6133.7142.8
7.910.721.39.411.48.717.410.618.529.419.322.814.311.714.512.821.617.28.37.49.513.620.89.115.78.420.918.419.714.8
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