一种同时去除原水中镉和铊的方法

  【专利摘要】本发明提供一种同时去除原水中镉和铊的方法，包括以下几个步骤：步骤A:在原水加入氢氧化钠，调节pH值至弱碱性，然后加入高锰酸钾0.3～0.8mg/L；步骤B:加入次氯酸钠或液氯，投加浓度以有效氯计为0.5～2.5mg/L，步骤C:在氧化反应充分后的原水中加入石灰水，调节pH值至8.5～9.0；步骤D:加入絮凝剂，絮凝反应10～20分钟后，沉淀至少0.5小时，使原水中的镉、铊与氢氧化锰及氢氧化铁胶体共沉淀去除，沉淀后水的pH值降低至7.0～8.5以内；步骤E:沉淀后的原水经过石英砂过滤。本发明的有益效果是：处理后水中的镉浓度可低至方法检测限0.02μg/L及以下，铊的浓度可低至检测的新方法的检出限0.01μg/L或以下，处理后水的pH值、锰离子、铁离子均能达到饮用水水质标准的要求。

  [0001]本发明涉及一种城市供水水源受到污染时水厂的应急处理方法，尤其涉及一种当水源同时受到重金属镉和铊污染时的能同时去除镉和铊的方法。

  [0002]近几年来，我国饮用水源频繁发生重金属污染事件，尤以镉污染发生最频繁。由于在自然界中存在镉和铊共生的现象，在水源发生镉污染的同时，往往会伴随铊污染的出现。镉对人体健康的危害极大，过量摄入后会对肾脏产生不可逆的损伤甚至导致肾小管细胞坏死；镉会影响骨骼的钙代谢因此导致骨质疏松和软骨病，即日本曾经发生的著名的“痛痛病”；同时，镉还会对生殖系统产生损害，影响儿童的智力发育；镉还是国际癌症中心(IARC)确认的致癌物质。我国饮用水标准中镉的限值为5μ g/L，在受污染的水源水中超标倍数可能达到10倍以上。铊是自然界中分散稀有的金属，由于金属冶炼过程中被富集和排放而污染自然环境，铊的毒性极高，曾被广泛用作杀虫剂和灭鼠药，对神经系统和消化系统均有损害，因此，我国饮用水标准中铊的限制为0.1 μ g/L。由于这两种重金属污染毒性高，发生频繁，研究建立简便、高效的水厂应急处理方法迫在眉睫。

  [0003]目前对于同时去 除原水中的铊和镉污染未见报道，关于分别去除镉和铊的技术有一些研究报道。文献中镉的去除主要是采用氢氧化物沉淀法和硫化物沉淀法。铊去除的报道比较多，包括高锰酸钾氧化碱性沉淀法；高锰酸钾+次氯酸钠+臭氧氧化法；三氯化铁氧化，聚合氯化铝混凝沉淀，以及关于吸附去除铊的材料研究等。

  [0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单的同时去除原水中镉和铊的方法，包括以下几个步骤:

  步骤A:在原水加入氢氧化钠,调节pH值至弱碱性,然后加入高猛酸钾0.3~0.8mg/

  步骤B:加入次氯酸钠或液氯，投加浓度以有效氯计为0.5~2.5mg/L，

  步骤C:在氧化反应充分后的原水中加入石灰水，调节pH值至8.5~9.0 ;

  步骤D:加入絮凝剂，絮凝反应10~20分钟后，沉淀至少0.5小时，使原水中的镉、铊与氢氧化锰及氢氧化铁胶体共沉淀去除，沉淀后水的PH值降低至7.0~8.5以内；

  [0005]本发明采用以上技术特征，其优点是，步骤A的作用是使大部分镉离子转化为氢氧化镉，大部分二价铊离子先氧化为三价铊离子后，在弱碱性条件下沉淀为氢氧化铊；步骤B使二价铊进一步氧化成为三价铊，并沉淀为氢氧化铊；步骤C和步骤D，使原水中的镉、铊与氢氧化锰及氢氧化铁胶体共沉淀去除，沉淀后水的PH值降低至7.0~8.5以内；步骤E:沉淀后的原水经过石英砂过滤，进一步去除镉和铊的氢氧化物。

  [0006]优选的，所述步骤A中，反应时间为至少5分钟，pH值为8.0至8.5。[0007]优选的，所述步骤B中，反应时间至少为3分钟。

  [0008]优选的，所述步骤C中，石灰水的加入量为以氧化钙计，为10~30mg/L，pH控制在8.5-9.0 之间。

  [0009]优选的,步骤D,所述絮凝剂采用聚合硫酸铁,加入量以铁元素计,为3~10mg/L。

  [0010]本发明还提供了一种同时去除原水中镉和铊的工艺方法，采用该方法的装置包含依次设置的原水取水口、混合池、絮凝池、沉淀池、砂滤池和清水池，所描述的方法包括以下几个步骤:

  步骤A:在所述原水取水口的原水管道投加氢氧化钠，调节pH于8.0~8.5之间； 步骤B:于氢氧化钠投加点稍后的原水管道投加高锰酸钾，投加量控制在0.4~

  0.8mg/L,并通过监测控制沉淀池出水的高锰酸钾浓度在0.2mg/L以下；

  步骤CT:于所述混合池中投加次氯酸钠，投加量控制在1.5~2.5mg/L，并通过监测控制沉淀池出水余氯在1.0mg/L以下；

  步骤D:于所述絮凝池中投加石灰水，为以氧化钙计，投加量为25~30mg/L ；

  步骤E:于所述絮凝池中投加聚合硫酸铁，以铁元素计,投加量为3.0-10.0 mg/L,并控制PH值在7.5~8.5之间；

  [0011]本发明还提供了另外一种同时去除原水中镉和铊的工艺方法，适用于没有设置混合池的简易水厂。采用该方法的装置包括依次设置的原水取水口、絮凝池、沉淀池、砂滤池和清水池，方法有以下几个步骤:

  1)在取水口的原水管道投加氢氧化钠，投加量控制在进厂原水pH在8.0~8.5之间；

  2)在水厂絮凝池进口处投加高锰酸钾，投加量控制在0.4mg/L，并通过监测控制沉淀池出水的高锰酸钾浓度在0.2mg/L以下；

  3)在絮凝池前段投加次氯酸钠，投加量控制在1.5mg/L，并通过监测控制沉淀池出水余氯在1.0mg/L以下；

  5)在絮凝池前段投加聚合硫酸铁，投加量为3.0 mg/L,反应后的pH值在7.5~8.5之

  [0014]优选的，所述步骤G和步骤7)中，过滤采用的石英砂滤层的厚度至少为1.0m，石英的粒径为0.6-1.0mm之间,过滤速度不高于8m/小时。

  [0015]采用现有技术中的氢氧化物沉淀法去除镉时，pH值要达到10以上才能使镉浓度达到水质标准要求，用三氯化铁或聚铝作絮凝剂，絮凝剂投加量三氯化铁要10mg/L (以Fe计)或聚铝10mg/L (以三氧化二铝计)，这种方法处理后不仅pH值超过水质标准8.5，需要加酸调节回来，而且会导致金属铁或铝超标；采用硫化物沉淀法去除镉时，一方面会导致硫化物和浊度超标，更重要的是会使水中有硫化物的异味，不适合在饮用水处理中采用。采用现有技术中的碱性高锰酸钾法去除铊时，如果要使铊达到饮用水水质标准0.1 μ g/L,高锰酸钾的浓度必须达到1.5mg/L以上,而对于一般的地表水,高猛酸钾浓度超过0.8mg/L时，即会导致水中有明显的红色，而且在文献中PH值达到9以上的条件下，采用聚铝作为絮凝剂会导致铝超标。

  [0016]并且，采用现有技术中的高锰酸钾+次氯酸钠+臭氧化法去除铊时，由于一般常规工艺水厂不具备臭氧的投加设施和条件，难以在实际操作中实现，而且加高锰酸钾后需反应4小时以上，在一般水厂很难实现。氯化铁吸附絮凝的方法在实际应用中对铊的去除率很低，水厂出水的铊很难达到现行生活饮用水卫生标准。

  [0017]而本发明的有益效果是:经过上述步骤处理后，处理后水中的镉浓度可低至方法检测限0.02 μ g/L及以下，铊的浓度可低至检测方法的检出限0.01 μ g/L或以下，处理后水的pH值、锰离子、铁离子均能够达到饮用水水质标准的要求，工艺简单，方便实施。

  [0022]下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明:` 实施案例1:1)取IL原水，加入氢氧化钠调节pH值为8.5 ;

  [0023]当处理前原水中的镉含量为25μ g/L，铊含量为0.25 μ g/L，沉淀后水中镉含量为

  [0025]当处理前原水中镉含量为20 μ g/L,铊含量为0.18 μ g/L时，沉淀后水中镉含量为

  [0026]实施例3如图1示ill和②分别为氢氧化钠和高锰酸钾的投加点，一般设在取水口或取水泵站，二者均不具备投加条件的，可设在水厂的混合池或絮凝池；③为次氯酸钠投加点，设在混合池内；如果混合池需要投加其他药剂，可将投加点后移至絮凝池前段；④石灰水投加点，设在絮凝池前段;聚合硫酸铁铁投加点，设在絮凝池前段，石灰水投加点之后。@平流沉淀池停留时间应不小于lh，斜管沉淀池停留时间应不小于0.5h Ifi砂滤池采用石英砂滤层，厚度不小于1.0m。

  [0027]如图1所示，该装装置包含依次分布的原水取水口、混合池、絮凝池、沉淀池、砂滤池和清水池

  步骤A:在所述原水取水口的原水管道投加氢氧化钠，调节pH于8.0~8.5之间； 步骤B:于氢氧化钠投加点稍后的原水管道投加高锰酸钾，投加量控制在0.4~

  0.8mg/L,并通过监测控制沉淀池出水的高锰酸钾浓度在0.2mg/L以下；

  步骤CT:于所述混合池中投加次氯酸钠，投加量控制在1.5~2.5mg/L，并通过监测控制沉淀池出水余氯在1.0mg/L以下；

  步骤D:于所述絮凝池中投加石灰水，为以氧化钙计，投加量为25~30mg/L ；

  步骤E:于所述絮凝池中投加聚合硫酸铁，以铁元素计,投加量为3.0-10.0 mg/L,并控制pH值在7.5~8.5之间；

  如图2所示，①和②分别为氢氧化钠和高锰酸钾的投加点，一般设在取水口或取水泵站，二者均不具备投加条件的，可设在水厂的混合池或絮凝池；③为次氯酸钠投加点，设在絮凝池前段；li』石灰水投加点，设在絮凝池前段；?聚合硫酸铁铁投加点，设在絮凝池前段，石灰水投加点之后。@平流沉淀池停留时间应不小于lh，斜管沉淀池停留时间应不小于0.5h。⑦砂滤池采用石英砂滤层，厚度不小于1.0m。

  [0031]实施水厂的处理规模3.5万吨/天。采用该方法的装置包括依次设置的原水取水口、絮凝池、沉淀池、砂滤池和清水池，方法有以下几个步骤:

  1)在取水口的原水管道投加氢氧化钠，投加量控制在进厂原水pH在8.0~8.5之间；

  2)在水厂絮凝池进口处投加高锰酸钾(该水厂无混合池)，投加量控制在0.4mg/L，并通过监测控制沉淀池出水的高锰酸钾浓度在0.2mg/L以下；

  3)在絮凝池前段投加次氯酸钠，投加量控制在1.5mg/L，并通过监测控制沉淀池出水余氯在1.0mg/L以下；

  5)在絮凝池前段投加聚合硫酸铁,投加量为3.0 mg/L,由于聚合硫酸铁为酸性,反应后的pH值在7.5~8.5 之间；6)水厂絮凝池的反应时间20分钟

  (O实施例中，两次加碱，有利于促进形成的氢氧化镉和氢氧化铊的形成，后加石灰水不仅调节PH值，而且有助凝作用；

  (2 )由于采用了高锰酸钾与次氯酸钠协同氧化二价铊，采用的高锰酸钾浓度较低，高锰酸钾不过量，不会对水质的色度产生影响；采用次氯酸钠补充氧化，既起到了进一步氧化二价铊的作用，还减少了后续工艺消毒剂的投加量；

  (3)采用聚合铁盐作为絮凝剂，克服了采用聚合氯化铝做絮凝剂时由于pH较高带来的铝超标问题，同时，由于聚合硫酸铁的酸性很强，对高PH值具有很强的中和作用，不需要后加酸调节PH值，简化了工艺。

  [0035](4)按照溶度积计算，使镉离子达标所需的pH值应在10以上，由于聚合硫酸铁对氢氧化物的絮凝作用优于聚合氯化铝以及石灰及形成的二氧化锰与氢氧化镉的共沉淀作用，使沉淀的pH值大大降低。

  [0036]实际应用效果表明，当采用本工艺后，水厂处理后的出水镉≤0.2 μ g/L,韦它((0.01 μ g/L，远低于生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)的限值，显著提高了饮用水的安全性，并且本工艺简单，应用方便，不需要增加新的构筑物，大大降低了处理成本，节约了应急响应时间。

  [0037]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

  1.一种同时去除原水中镉和铊的方法，其特征在于，包括以下几个步骤: 步骤A:在原水加入氢氧化钠,调节pH值至弱碱性,然后加入高猛酸钾0.3~0.8mg/L ； 步骤B:加入次氯 酸钠或液氯，投加浓度以有效氯计为0.5~2.5mg/L ； 步骤C:在氧化反应充分后的原水中加入石灰水，并调节pH值至8.5~9.0 ; 步骤D:加入絮凝剂，絮凝反应10~20分钟后，沉淀至少0.5小时，使原水中的镉、铊与氢氧化锰及氢氧化铁胶体共沉淀去除，沉淀后水的PH值降低至7.0~8.5以内； 步骤E:沉淀后的原水经过石英砂过滤进一步去除残留的镉和铊。

  2.如权利要求1所述的同时去除原水中镉和铊的方法，其特征在于，所述步骤A中，反应时间为至少5分钟，pH值为8.0至8.5。

  3.如权利要求1所述的同时去除原水中镉和铊的方法，其特征在于，所述步骤B中，反应时间至少为3分钟。

  4.如权利要求1所述的一种同时去除原水中镉和铊的方法，其特征在于，所述步骤C中，石灰水的加入量为以氧化钙计，为10~30mg/L。

  5.如权利要求1所述的一种同时去除原水中镉和铊的方法，其特征在于，所述步骤D中，所述絮凝剂采用聚合硫酸铁，加入量以铁元素计，为3~10mg/L。

  6.一种同时去除原水中镉和铊的工艺方法，其特征在于，采用该方法的装置包含依次设置的原水取水口、混合池、絮凝池、沉淀池、砂滤池和清水池，所述方法包括以下几个步骤: 步骤A:在所述原水取水口的原水管道投加氢氧化钠，调节pH于8.0~8.5之间； 步骤B:于氢氧化钠投加点稍后的原水管道投加高锰酸钾，投加量控制在0.4~.0.8mg/L,并通过监测控制沉淀池出水的高锰酸钾浓度在0.2mg/L以下； 步骤CT:于所述混合池中投加次氯酸钠，投加量控制在1.5~2.5mg/L，并通过监测控制沉淀池出水余氯在1.0mg/L以下； 步骤D:于所述絮凝池中投加石灰水，为以氧化钙计，投加量为25~30mg/L ； 步骤E:于所述絮凝池中投加聚合硫酸铁，以铁元素计,投加量为3.0-10.0 mg/L,并控制PH值在7.5~8.5之间； 步骤F:在沉淀池中进行沉淀； 步骤G:在砂滤池中过滤。

  7.一种同时去除原水中镉和铊的工艺方法，其特征在于，采用该方法的装置包含依次设置的原水取水口、絮凝池、沉淀池、砂滤池和清水池，方法有以下几个步骤: .1)在取水口的原水管道投加氢氧化钠，投加量控制在进厂原水pH在8.0~8.5之间； .2)在水厂絮凝池进口处投加高锰酸钾，投加量控制在0.4mg/L，并通过监测控制沉淀池出水的高锰酸钾浓度在0.2mg/L以下； .3)在絮凝池投加次氯酸钠，投加量控制在1.5mg/L，并通过监测控制沉淀池出水余氯在.1.0mg/L 以下； .4)在絮凝池投加石灰水,投加量为25mg/L； .5)在絮凝池投加聚合硫酸铁，投加量为3.0 mg/L,反应后的pH值在7.5~8.5之间； .6)沉淀池中进行沉淀；7)在砂滤池中过滤。

  8.如权利要求6或7所述的同时去除原水中镉和铊的方法，其特征是，所述步骤F和步骤6)中的沉淀时间为I至3小时。

  9.如权利要求6或7所述的同时去除原水中镉和铊的方法，其特征是，所述步骤G和步骤7)中，过滤采用的石英砂滤层的厚度至少为1.0m，石英的粒径为0.6-1.0mm之间，过滤速度不高于8m/小时。`

  【发明者】张金松, 刘丽君, 王长平, 尤作亮 申请人:深圳市水务(集团)有限公司

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  1.环境污染控制：环境污染物的高级氧化去除及转化机制 2.环境计算化学：典型污染物的环境相关物性参数预测及构效关系研究

  主要从事海洋生物医药及海洋污染物的微生物修复研究。 （1）海洋微生物中筛选免疫活性物质，用于抗氧化保健品以及抗肿瘤药物的开发。 （2）开展石油烃降解菌的基因组学、转录组以及代谢组和关键酶基因研究，分析其降解石油烃途径。利用分子生物学和生物信息学技术开展与海洋环境污染治理和修复相关的微生物分子数据