一種強化氯胺消毒用于水處理裝置及其處理方法
【專利摘要】一種強化氯胺消毒用于水處理裝置及其處理方法，涉及水處理。所述裝置設有氯胺溶液儲備池、循環(huán)泵、閥門、流量計和超聲波處理器；第一循環(huán)泵入口設于氯胺溶液儲備池中，第一循環(huán)泵出口依次經第一閥門和流量計接入反應池中，反應池底部一側設有冷卻水進水口，反應池底部設有循環(huán)水出口，循環(huán)水出口依次經第二閥門、第二循環(huán)泵和第四閥門接入反應池中，循環(huán)水出口依次經第二閥門和第三閥門排出反應池外，反應池頂部一側設有冷卻水出水口；超聲換能器伸入反應池內的待測溶液中。在裝有待測溶液的氯胺溶液儲備池中加入氯胺溶液，再將超聲換能器深入氯胺溶液液面，維持氯胺溶液穩(wěn)定的溫度；開啟超聲波處理器，在超聲波的作用下，除去水中的TCS。
【專利說明】一種強化氯胺消毒用于水處理裝置及其處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理，尤其是涉及市政給排水和環(huán)境工程的一種強化氯胺消毒用于水處理裝置及其處理方法。
【背景技術】
[0002]在飲用水消毒中為了降低消毒副產物濃度，氯胺常常用來替代自由氯消毒[1]，但是由于氯胺氧化性較弱，致使其對于有機物所需的氧化時間較長，去除能力較差[2]，導致其使用效果不令人滿意。由于飲用水中個人護理用品等微量有機物的危害日益突出，因此，該發(fā)明技術可廣泛應用于飲用水的深度處理，同時也可應用于對水中有毒、難生物降解微量有機污染物的去除。
[0003]氯胺是一種綠色消毒劑，其消毒過程中較少消毒副產物的產生，常用來替代自由氯消毒，然而其氧化性較弱，難以去除水中有機物。超聲波技術是近幾年新型的一種水處理技術，在去除水中污染物尤其是難降解的污染物效果顯著[3~5]。
[0004]三氯生(2，4，4’ -三氯-2’ -羥基二苯醚，Triclosan, TCS)是一種普遍存在的水環(huán)境污染物[6]。研究者對地表水源中TCS的分布情況進行了大量調查，結果表明:大部分的地表水有TCS殘留(μ g/L-ng/L)，TCS的檢出濃度甚至高達5160ng/Lm，表明此類物質已嚴重威脅著飲用水的水質安全。然而，研究表明現有水處理工藝對TCS的去除效果不佳，且有其他次生產物生成[8]，從而對飲用水水質安全構成極大威脅，因而，對它的去除控制是非常有必要的。
[0005]參考文獻:
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【發(fā)明內容】

[0014]本發(fā)明的目的在于針對現有的水處理工藝中氯胺消毒無法有效去除水體中的TCS等問題，提供一種強化氯胺消毒用于水處理裝置及其處理方法，本發(fā)明主要適用于市政給排水和環(huán)境工程，采用超聲波處理器與氯胺聯用的方法，可對水體中的TCS進行有效去除。
[0015]所述強化氯胺消毒用于水處理裝置設有氯胺溶液儲備池、第一循環(huán)泵、第一閥門、流量計、第二閥門、第三閥門、第二循環(huán)泵、第四閥門、超聲波處理器；
[0016]所述第一循環(huán)泵的入口設于氯胺溶液儲備池中，第一循環(huán)泵的出口依次經第一閥門和流量計接入反應池中，反應池的底部一側設有冷卻水進水口，反應池的底部設有循環(huán)水出口，循環(huán)水出口依次經第二閥門、第二循環(huán)泵和第四閥門接入反應池中，循環(huán)水出口依次經第二閥門和第三閥門排出反應池外，反應池的頂部一側設有冷卻水出水口 ；超聲波處理器的超聲換能器伸入反應池內的待測溶液中。
[0017]所述超聲波處理器的頻率可為20kHz，所述超聲換能器伸入反應池內的待測溶液液面2~5cm，可用冰浴保證溶液穩(wěn)定溫度。
[0018]所述強化氯胺消毒用于水處理的方法，采用所述強化氯胺消毒用于水處理裝置，具體步驟如下:
[0019]在裝有待測溶液的氯胺溶液儲備池中加入氯胺溶液，再將超聲波處理器的超聲換能器深入氯胺溶液液面2~5cm，用冰浴維持氯胺溶液穩(wěn)定的溫度；開啟超聲波處理器，在超聲波的作用下氯胺溶液會發(fā)生超聲空化效應同時會生成羥基自由基(0H.)，從而除去水中的TCS，完成水處理。
[0020]本發(fā)明采用超聲與氯胺聯用工藝，除了超聲波對目標物質具有一定的破壞作用外，更重要的是氯胺在超聲波的作用下能較快分解為次氯酸，次氯酸將目標物質氧化成小分子，使其更易于被超聲波去除，另外，超聲波與氯胺聯用工藝的對目標污染物的降解程度較高，氧化產物通常為易被生物降解的小分子量含氧化合物，或二氧化碳和水。
[0021]本發(fā)明可以解決現有凈水技術對無法有效去除水體中微量有機污染物TCS的問題，具有工藝簡單、時間短，對目標物降解礦化度高，對環(huán)境要求較低等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述強化氯胺消毒用于水處理裝置的結構組成示意圖。
[0023]圖2為超聲波對氯胺的影響。
[0024]圖3為超聲波功率對TCS去除的影響。
[0025]圖4為氯胺濃度對TCS去除的影響。
[0026]圖5為初始濃度對TCS去除的影響。
[0027]圖6為pH值對TCS去除的影響。[0028]圖7為自由基捕獲劑對TCS去除的影響。
【具體實施方式】
[0029]以下實施例將結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0030]參見圖1，所述強化氯胺消毒用于水處理裝置實施例設有氯胺溶液儲備池1、第一循環(huán)泵2、第一閥門3、流量計4、第二閥門5、第三閥門6、第二循環(huán)泵7、第四閥門8、超聲波處理器B。所述第一循環(huán)泵2的入口設于氯胺溶液儲備池I中，第一循環(huán)泵2的出口依次經第一閥門3和流量計4接入反應池A中，反應池A的底部一側設有冷卻水進水口 9，反應池A的底部設有循環(huán)水出口 Al，循環(huán)水出口 Al依次經第二閥門5、第二循環(huán)泵7和第四閥門8接入反應池A中，循環(huán)水出口 Al依次經第二閥門5和第三閥門6排出反應池A外，反應池A的頂部一側設有冷卻水出水口 10 ;超聲波處理器B的超聲換能器11伸入反應池A內的待測溶液中。
[0031]所述超聲波處理器的頻率可為20kHz，所述超聲換能器伸入反應池A內的待測溶液液面2~5cm，可用冰浴保證溶液穩(wěn)定溫度。
[0032]所述強化氯胺消毒用于水處理的方法，采用所述強化氯胺消毒用于水處理裝置，具體步驟如下:
[0033]在裝有待測溶液的氯胺溶液儲備池中加入氯胺溶液，再將超聲波處理器的超聲換能器深入氯胺溶液液面2~5cm，用冰浴維持氯胺溶液穩(wěn)定的溫度；開啟超聲波處理器，在超聲波的作用下氯胺溶液會發(fā)生超聲空化效應同時會生成羥基自由基(0H.)，從而除去水中的TCS，完成水處理。
[0034]以下給出運行條件優(yōu)化及影響因素:
[0035]I超聲波對溶液中氯胺溶度的影響
[0036]試驗中取兩杯IL純水,各投加氯胺溶液至2.65mg/L,其中一杯氯胺溶液在600w超聲波條件下，另一杯靜止放置，整個過程冰浴，最后在設定的時間點測定溶液中氯胺濃度?？疾斐暡▽θ芤褐新劝窛舛鹊挠绊懀Y果見圖2。由圖2可知，在30min、60min、90min時，超聲波條件下僅比靜止氯胺剩余率低6.8%、11.3%、9.8%。氯胺靜止放置120min溶液中氯胺剩余率為96.6%，氯胺在超聲波條件下120min溶液中氯胺剩余率為86.8%。兩者僅差9.8%，結果表明超聲波對溶液中氯胺濃度影響較小，氯胺在超聲波條件下大部分得以保存下來，同時也表明氯胺在超聲波條件下相對穩(wěn)定。
[0037]2超聲波功率對TCS去除的影響
[0038]試驗中取IL初始濃度為200μ g/L的TCS溶液，投加3mg/L的氯胺溶液，調節(jié)超聲波處理器功率，考察超聲波功率對TCS去除的影響，結果見圖3。由圖3可知，提高超聲波功率能增加聯用工藝對TCS的去除率。當超聲波功率為240W時，反應120min后TCS的去除率只有55.5%，而當超聲波功率為360W、480W、600W時，反應120min后TCS的去除率提高為65.7%, 80.2%, 83.5%。試驗表明，提高超聲波功率能增加TCS的去除率。由于在超聲波作用下，水溶液發(fā)生空化效應促使水分子分解成羥基自由基(.0H)和氫原子(.H) (Adewuyi Y.G.Sonochemistry: environmental science andengineering applications, Ind.Eng.Chem.Res.2001, 40 (22): 4681 - 4715 ;AdewuyiY.G.Sonochemistry in environmental remediation.1.Combinative and hybridsonophotochemical oxidation processes for the treatment of pollutants inwater, Environ.Sc1.Technol.2005，39(10):3409 - 3420)，其反應可以表達為式(I )。
[0039]H2O — H.+.0H (I)
[0040]當超聲波功率增加，提高了超聲波分解水分子的速度，從而增加了溶液中.0H濃度提高了 TCS的去除率。TCS降解曲線呈現出一級反應的特征，參數見表1。
[0041]表1不同功率下聯合工藝降解TCS曲線一級動力學參數
[0042]
【權利要求】
1.一種強化氯胺消毒用于水處理裝置，其特征在于設有氯胺溶液儲備池、第一循環(huán)泵、第一閥門、流量計、第二閥門、第三閥門、第二循環(huán)泵、第四閥門、超聲波處理器； 所述第一循環(huán)泵的入口設于氯胺溶液儲備池中，第一循環(huán)泵的出口依次經第一閥門和流量計接入反應池中，反應池的底部一側設有冷卻水進水口，反應池的底部設有循環(huán)水出口，循環(huán)水出口依次經第二閥門、第二循環(huán)泵和第四閥門接入反應池中，循環(huán)水出口依次經第二閥門和第三閥門排出反應池外，反應池的頂部一側設有冷卻水出水口 ；超聲波處理器的超聲換能器伸入反應池內的待測溶液中。
2.如權利要求1所述一種強化氯胺消毒用于水處理裝置，其特征在于所述超聲波處理器的頻率為20kHz。
3.如權利要求1所述一種強化氯胺消毒用于水處理裝置，其特征在于所述超聲換能器伸入反應池內的待測溶液液面2~5cm，用冰浴保證溶液穩(wěn)定溫度。
4.一種強化氯胺消毒用于水處理的方法，其特征在于采用如權利要求1~3中任一所述一種強化氯胺消毒用于水處理裝置，具體步驟如下: 在裝有待測溶液的氯胺溶液儲備池中加入氯胺溶液，再將超聲波處理器的超聲換能器深入氯胺溶液液面2~5cm，用冰浴維持氯胺溶液穩(wěn)定的溫度；開啟超聲波處理器，在超聲波的作用下氯胺溶液會發(fā)生超聲空化效應同時會生成羥基自由基(OH.)，從而除去水中的TCS，完成水 處理。
【文檔編號】C02F1/36GK103880150SQ201410135860
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權日:2014年4月4日
【發(fā)明者】李青松, 周生輝, 陳國元, 馬曉雁, 金偉偉, 何文龍 申請人:廈門理工學院