申請日2013.10.31

　　公開(公告)日2014.01.22

　　IPC分類號(hào)C02F1/76; C02F1/72

　　摘要

　　利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，它涉及除藻方法。本發(fā)明要解決預(yù)氧化(氯氣和臭氧)除藻方法中需外加設(shè)備、操作復(fù)雜、易產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物等問題。本發(fā)明的除藻方法為：將固體漂白粉和無機(jī)固體過氧化物加入到含藻水中，攪拌，依次混凝、沉淀、過濾、消毒，即可。本發(fā)明除藻方法中漂白粉提供的次氯酸根離子與過氧化物溶于水后釋放的過氧化氫迅速反應(yīng)，生成高活性單線態(tài)氧，可迅速殺死藻細(xì)胞，使藻類滅活、達(dá)到除藻的目的。作為固體試劑可以直接投加使用，不需要額外增加設(shè)備，操作簡單易行，運(yùn)輸、儲(chǔ)存方便，不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物，可以在水廠進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用，更適用于藻類大規(guī)模爆發(fā)時(shí)的應(yīng)急處理。

　　權(quán)利要求書

　　1.利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，其特征在于利用高活性單線態(tài)氧氧化 除藻的水處理方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：a、將固體漂白粉和無機(jī)固體過氧化物按照質(zhì)量 比為(1～10):1的比例加入到含藻水中，攪拌，在過氧化物濃度為10～1000mg/L，反應(yīng)時(shí)間 為5～60min的條件下，進(jìn)行除藻;b、進(jìn)行常規(guī)水處理：在步驟a處理后，依次混凝、沉淀、 過濾、消毒，即完成利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，其特征在于所 述的無機(jī)固體過氧化物為過氧化鈣、過氧化鎂、過氧化鋇、過碳酸鈉和過碳酸鉀中的一種 或幾種按任意比混合的混合物。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，其特征在于所 述的固體漂白粉與無機(jī)固體過氧化物的質(zhì)量比為(2～9):1。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，其特征在于所 述的固體漂白粉與無機(jī)固體過氧化物質(zhì)量比為(3～8):1。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，其特征在于所 述的固體漂白粉與無機(jī)固體過氧化物的質(zhì)量比為(4～7):1。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，其特征在于所 述的固體漂白粉與無機(jī)固體過氧化物的質(zhì)量比為(5～6):1。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，其特征在于所 述的無機(jī)固體過氧化物濃度為20～800mg/L。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，其特征在于所 述的無機(jī)固體過氧化物濃度為40～600mg/L。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，其特征在于所 述的無機(jī)固體過氧化物濃度為60～400mg/L。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，其特征在于 所述的無機(jī)固體過氧化物濃度為80～200mg/L。

　　說明書

　　利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種除藻方法。

　　背景技術(shù)

　　近年來，江河湖海水體富營養(yǎng)化導(dǎo)致的藻類泛濫引起了各界的廣泛關(guān)注，藻類泛濫成 災(zāi)不僅影響了水體景觀及水產(chǎn)養(yǎng)殖的正常生產(chǎn)，而且對人類的生存環(huán)境也構(gòu)成了威脅。

　　藻類及其副產(chǎn)物給傳統(tǒng)凈水工藝帶來了諸多不利影響：(1)造成水源水質(zhì)惡化，使飲 用水產(chǎn)生令人厭惡的臭和味;(2)藻類死亡沉到水底形成腐殖質(zhì)，增加水的色度，同時(shí)釋 放藻毒素;(3)藻類及其可溶性代謝產(chǎn)物是氯化消毒副產(chǎn)物的前體物;(4)由藻類形成的 渾濁度具有較高的穩(wěn)定性，比重小，難于下沉，不易在混凝沉淀中去除，未去除的藻類進(jìn) 入濾池，造成濾池堵塞，會(huì)使濾池運(yùn)行周期縮，反沖水量增加，影響水處理工藝的處理效 能。

　　由此可見，原水中大量藻類的存在對飲用水處理產(chǎn)生了巨大的影響和挑戰(zhàn)，需要在常 規(guī)水處理工藝前對其進(jìn)行化學(xué)氧化預(yù)處理，通過加入的化學(xué)藥劑對藻類進(jìn)行滅活，殺死藻 細(xì)胞，再依次進(jìn)行混凝→沉淀→過濾→消毒處理，得到飲用水。目前，預(yù)氧化除藻常用的 化學(xué)藥劑為氯氣、臭氧等。氯氣除藻在水處理工藝中應(yīng)用最廣泛，預(yù)氯化可殺死藻類，使 其易于在后續(xù)處理工藝中被去除。該方法雖然可以強(qiáng)化除藻效率，但存在著氯化過程中生 成三鹵甲烷等有害副產(chǎn)物及氯氣運(yùn)輸、貯存不方便及存在安全隱患的問題。臭氧預(yù)氧化是 一種有效的除藻方法，可以高效的殺死藻類，便于在后續(xù)處理工藝中去除，但存在著設(shè)備 投資大，操作復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)。

　　單線態(tài)氧(1O2)是一種處于激發(fā)態(tài)的分子氧，與超氧自由基(O2-·)、羥基自由基(·OH)、 硫酸根自由基(SO4·-)等活性氧物種類似，化學(xué)性質(zhì)活潑、不穩(wěn)定，在自然界中廣泛存在， 是化學(xué)、環(huán)境、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域最長涉及的活性氧之一，具有氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)活性高、存活 時(shí)間短、氧化后不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物等特點(diǎn)，屬于綠色、環(huán)境友好型氧化劑。

　　目前，單線態(tài)氧(1O2)的產(chǎn)生方式主要有兩種：一種是光敏化法，一種是化學(xué)反應(yīng)法。 光敏化法涉及到一個(gè)光激發(fā)過程，就是要求存在一種吸收光的物質(zhì)，即光敏劑(sens)，常 用的光敏劑主要有玫瑰紅、曙紅、亞甲基藍(lán)、熒光黃、葉綠素和血卟啉等，在光照射條件 下，激發(fā)態(tài)的光敏劑與體系中的基態(tài)氧作用，進(jìn)而得到單線態(tài)氧。反應(yīng)機(jī)理為：首先，基 態(tài)光敏劑(sens)吸收光子能量被激發(fā)到激發(fā)單線態(tài)(1sens)，見反應(yīng)式(1);隨后，經(jīng)過內(nèi)部 系列的轉(zhuǎn)移，形成激發(fā)三線態(tài)(3sens)，見反應(yīng)式(2);最后激發(fā)三線態(tài)(3sens)能使基態(tài)三線 態(tài)氧(3O2)激發(fā)為單線態(tài)氧(1O2)，見反應(yīng)式(3)。這種利用光敏化法可以快速的產(chǎn)生單線態(tài) 氧，但存在著光的限制(需要穩(wěn)定的光源)及光敏劑的引入會(huì)產(chǎn)生二次污染的問題。

　　化學(xué)反應(yīng)法主要是采用H2O2-ClO-法，將過氧化氫(H2O2)與氯氣(Cl2)的水溶液或是次 氯酸溶液混合即可產(chǎn)生單線態(tài)氧(1O2)，見反應(yīng)式(4)，該反應(yīng)中單線態(tài)氧的生成速度非常 快，其二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)約為104M-1s-1。此方法中化學(xué)試劑為液態(tài)的過氧化氫和次氯酸 溶液或氯氣，運(yùn)輸儲(chǔ)存不方便，工藝操作復(fù)雜及存在安全隱患的問題。

　　ClO-+H2O2→1O2+Cl-+H2O (4)

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是提供利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法。解決預(yù)氯化除藻過 程中易產(chǎn)生三鹵甲烷等有害副產(chǎn)物及氯氣運(yùn)輸、貯存不方便、存在安全隱患和臭氧預(yù)氧化 除藻需額外增加設(shè)備、投資運(yùn)行費(fèi)用高、操作復(fù)雜的問題。

　　本發(fā)明的利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的a、將固 體漂白粉和無機(jī)固體過氧化物按照質(zhì)量比為(1～10):1的比例加入到含藻水中，攪拌，在過 氧化物濃度為10～1000mg/L，反應(yīng)時(shí)間為5～60min的條件下，進(jìn)行除藻;b、進(jìn)行常規(guī)水 處理：在步驟a處理后，依次混凝、沉淀、過濾、消毒，即完成利用高活性單線態(tài)氧氧化 除藻的水處理。

　　所述無機(jī)固體過氧化物為過氧化鈣(CaO2)、過氧化鎂(MgO2)、過氧化鋇(BaO2)、過碳 酸鈉(Na2CO4)和過碳酸鉀(K2CO4)中的一種或幾種按任意比混合的混合物。

　　本發(fā)明的利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法，將固體漂白粉和無機(jī)固體過氧 化物按照質(zhì)量比為(1～10):1制成粉末試劑混合投加或分別單獨(dú)投加，即為干式投加法;將 固體漂白粉和無機(jī)固體過氧化物分別制成溶液，進(jìn)行單獨(dú)投加，即為濕式投加法。

　　本發(fā)明利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法：通過固體漂白粉的主要成份次氯 酸鈣提供化學(xué)法(H2O2-ClO-)產(chǎn)生單線態(tài)氧所需的次氯酸根離子(ClO-)，這種通過固體方式 提供的所需藥劑，避免了由于使用氯氣溶于水或直接利用液態(tài)次氯酸溶液存在著運(yùn)輸、儲(chǔ) 存不方便，操作復(fù)雜及安全隱患的問題;本發(fā)明水處理方法中的無機(jī)固體過氧化物(CaO2、 MgO2、BaO2、Na2CO4、K2CO4)溶于水后會(huì)緩慢釋放出化學(xué)法產(chǎn)生單線態(tài)氧所需的過氧化 氫(H2O2);這種通過無機(jī)固體過氧化物在水中原位產(chǎn)生的過氧化氫，可以迅速與次氯酸根 離子反應(yīng)產(chǎn)生高活性單線態(tài)氧(1O2)，產(chǎn)生的單線態(tài)氧具有極強(qiáng)的氧化能力，可以快速作 用于藻，殺死藻細(xì)胞，使藻類滅活、達(dá)到除藻的目的。本發(fā)明中采用固體的無機(jī)固體過氧 化物比液體的過氧化氫穩(wěn)定、安全，便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存，操作簡單，而且商業(yè)易得，價(jià)格適 中。

　　本發(fā)明利用高活性單線態(tài)氧氧化除藻的水處理方法與其他化學(xué)氧化除藻方法相比，具 有如下優(yōu)點(diǎn)：不需要額外增加設(shè)備，可以直接投加使用，受水體條件影響小(如Fenton試 劑受pH影響比較大);作為環(huán)境友好試劑，除藻過程中不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物;作為固 體試劑運(yùn)輸、儲(chǔ)存方便，價(jià)格低廉、易于獲得，操作簡單易行，可以在水廠進(jìn)行大規(guī)模應(yīng) 用，更適用于江河湖泊中藻類大規(guī)模爆發(fā)時(shí)進(jìn)行應(yīng)急處理。