一种饮用水臭氧处理过程中溴酸盐的控制装置及控制方法制造方法及图纸

一种饮用水臭氧处理过程中溴酸盐的控制装置，包括第一和第二部分，第一部分包括氧气罐，氧气罐通过臭氧发生器与冰浴中的三角烧瓶的中间出口相连，第二部分包括恒温循环器，恒温循环器与多头磁力加热搅拌器连接，锥形瓶放入多头磁力加热搅拌器的水槽中，锥形瓶的瓶塞上的一根管子连接第一注射器，工作时，用第二注射器从三角烧瓶取饱和臭氧水注射入锥形瓶进行反应；控制方法是先测定出臭氧浓度等参数的变化，再通过计算得出溴酸盐生成的主要路径，最后投加过氧化氢，控制溴酸盐的生成的主要路径，从而大比例的控制溴酸盐的生成，本发明专利技术能够有效的抑制饮用水臭氧化过程中溴酸盐的生成，并强化有机物的去除效果，投加方便、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于饮用水臭氧化深度处理
，特别涉及一种饮用水臭氧处理过程 中溴酸盐的控制装置及控制方法。
技术介绍
臭氧(O3)是一种不稳定的活泼气体，具有极强的氧化性且氧化产物为氧气。臭氧 氧化对饮用水中有机物去除、脱色、除嗅等方面具有良好的效果，是饮用水深度处理的一种 有效方法。然而，当水源水中存在溴离子时，经臭氧化后极易产生溴酸盐副产物。在20世 纪90年代早期，IAPC(国际癌症研究机构)已将溴酸盐(BrCV)定为潜在致癌物，目前，溴 酸盐已被WHO规定为2B级致癌物。2004年，WHO将《饮用水水质标准》中溴酸盐的限值从 25μ g/L修订为10μ g/L。2006年，我国的《生活饮用水卫生标准》中明确要求饮用水中的 溴酸盐(BrCV)限值为IOy g/L.由此可以看出，饮用水臭氧化过程中溴酸盐的控制问题已 引起国内外的广泛关注。为解决饮用水臭氧化过程中溴酸盐的生成问题，国内外学者主要从三方面进行研 究；(1)前体物控制，在臭氧氧化之前直接去除水中的溴离子(Br_) ； (2)生成控制，通过控 制臭氧氧化过程中的反应路径，抑制溴酸盐(Br03_)的产生；(3)末端控制，去除已产生的溴 酸盐(BrCV)。由于从水中直接去除溴离子的成本太高，国内外的研究主要集中在生成控制 和末端控制方面。目前，研究较多的生成控制方法有降低pH、加氨、加· OH清除剂、催化臭氧氧化 等。但上述方法在控制溴酸盐生成的过程中，普遍存在一个问题就是降低了有机物的去除 效果，而臭氧氧化在饮用水处理中最重要的作用就是有机物的去除；此外，在控制溴酸盐的 过程中，投加酸降低PH不仅经济上不合算，而且易于生成溴代有机物；加氨无法完全抑制 溴酸盐的生成；而在原水中加·0Η清除剂，虽然能抑制溴酸盐的生成，但是同时增加了后续 水处理工艺的有机负荷。研究表明，溴酸盐一旦生成就很难通过常规的净水工艺去除。目前对溴酸盐去除 的研究多处于实验阶段，主要有膜过滤、UV ΗΕΕΒ、活性炭吸附还原、Fe (II)、Fe(O)还原及 生物法。尽管各种方法对溴酸盐的生成具有良好的抑制效果，但是在应用于实际工程前还 存在一些问题需要解决。膜过滤和UV HEEB成本太高，经济上不合算；活性炭吸附还原法 中，活性炭经长期使用后，离子交换能力减弱，且易造成膜孔隙堵塞，表面生成的生物膜影 响溴离子与活性炭表面发生作用，从而影响出水水质；铁还原法受水中溶解氧影响较大，且 生成的Fe3+的色度问题以及Fe(OH)3沉淀问题会对后续工艺产生影响；而生物法不仅反应 时间长，而且会引起水质的生物稳定性问题，不适合用于饮用水。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种饮用水臭氧处理过程 中溴酸盐的控制装置及控制方法，能够有效地抑制溴酸盐生成，而且具有操作方便、成本低5廉的优点。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的一种饮用水臭氧处理过程中溴酸盐的控制装置，本装置包括第一部分I和第二部 分II;第一部分I包括氧气罐11，氧气罐11通过臭氧发生器1底部的烧结曝气头与放入 冰桶4中的三角烧瓶2的中间出口相连，三角烧瓶2的第二出口 3与大气连通；第二部分II包括恒温循环器10，恒温循环器10与多头磁力加热搅拌器9连接，锥 形瓶8放入多头磁力加热搅拌器9的水槽中，锥形瓶8的瓶口用瓶塞塞紧，瓶塞上配置有两 个内外连通的管子，一根管子连接第一注射器7，另外一根管子用夹子夹紧；工作时，用第二注射器6从第一部分I中的三角烧瓶2的第三出口 5取饱和臭氧 水通过第二部分II的锥形瓶8的用夹子夹紧的管子进口注射入锥形瓶8进行反应。一种饮用水臭氧处理过程中溴酸盐的控制装置的工作原理为本装置将以往以气态臭氧投加的形式改为以液态臭氧水的形式投加，从而能够更 准确的控制反应过程中溶解的臭氧投加量及更准确的测定其随时间的变化情况；臭氧水制 备时，因其在低温下溶解度高且稳定，故而在装置中创新性的增设了冰浴设备；在臭氧化反 应装置中，以往装置均采用敞口反应器进行反应，从而造成臭氧严重挥发，进一步导致错误 的实验结果。本装置的反应瓶瓶口则使用了特制的瓶塞塞紧，从而使得反应能在密闭的环 境下进行，避免了臭氧挥发造成的影响；瓶塞上配置有两个内外连通的管子，一根管子连接 空的大注射器，另外一根管子用开关控制用于注射臭氧水；两个内外连通的管路，则保证 了反应瓶内压力稳定，避免臭氧水注射过程中反应瓶内压力过大，从而使臭氧水能够注入 反应瓶，同时，随着臭氧水的注入，反应瓶内与注入臭氧水同体积的气体应进入到大注射器 内，因此可根据大注射器中增加的空气量检查反应器的密封性。氧气罐11通过臭氧发生器1生成臭氧，臭氧经发生器1底部的烧结曝气头和放 入冰桶4中的三角烧瓶2的中间出口通入冰浴中，在低温条件下，制成高浓度，且稳定的饱 和臭氧水；在预先装有一定体积实验用水的锥形瓶8加入对氯苯甲酸(pCBA)及双氧水，将 准备好的锥形瓶8放入20°C多头磁力加热搅拌器9的水槽中，并打开磁力搅拌器9进行搅 拌，用第二注射器6从第一部分I中的三角烧瓶2的第三出口 5取定量液态的饱和臭氧水 通过第二部分II的锥形瓶8的用夹子夹紧的管子进口注射入锥形瓶8进行反应，注入过程 中，锥形瓶8中同体积的空气进入注射器7中；反应开始后，定时用第二注射器6从锥形瓶 8中取样，一部分样品经0. 45 μ m滤膜过滤后，用氮气吹脱水样中剩余的臭氧，然后测Br_、 BrO” · OH自由基，剩余部分水样测定其臭氧水的浓度。一种饮用水臭氧处理过程中溴酸盐的控制方法，包括以下步骤第一步，通过本专利技术的一种饮用水臭氧处理过程中溴酸盐的控制装置，测定出含 溴水在不同臭氧投加量下，水样在臭氧化过程中，水样中余臭氧浓度、对氯苯甲酸(PCBA) 浓度、溴离子以及溴酸盐含量随时间的变化情况；第二步，设R。t= /，其中臭氧浓度直接测定，羟基自由基浓度 通过其指示物对氯苯甲酸间接测定，从而得出反应过程中R。t随时间的变化情况，不 同臭氧投加量下，R。t随时间的延长呈现先减少后平缓的变化趋势，反应过程中R。t变化范围 为10_8-10_7 ；公式中代表臭氧浓度；代表羟基自由基浓度Rct 代表羟基自由基浓度与臭氧浓度的比值；第三步，设定某一时刻被·0Η氧化的Br—占被氧化的总Br—的瞬时比例为fBr_、.0H， 同理得出fB/、.03、fBr0\.0H、fBrt；、.03,通过计算得知，这四个比例仅与R。t的变化情况有 关权利要求一种饮用水臭氧处理过程中溴酸盐的控制装置，其特征在于包括第一部分(I)和第二部分(II)；第一部分(I)包括氧气罐(11)，氧气罐(11)通过臭氧发生器(1)底部的烧结曝气头与放入冰桶(4)中的三角烧瓶(2)的中间出口相连，三角烧瓶(2)的第二出口(3)与大气连通；第二部分(II)包括恒温循环器(10)，恒温循环器(10)与多头磁力加热搅拌器(9)连接，锥形瓶(8)放入多头磁力加热搅拌器(9)的水槽中，锥形瓶(8)的瓶口用瓶塞塞紧，瓶塞上配置有两个内外连通的管子，一根管子连接第一注射器(7)，实验前将注射器排空，另外一根管子用夹子夹紧，用于注入或取出样品；工作时，迅速用第二注射器(6)从第一部分(I)中的三角烧瓶(2)的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种饮用水臭氧处理过程中溴酸盐的控制装置，其特征在于：包括第一部分（Ｉ）和第二部分（Ⅱ）；第一部分（Ⅰ）包括氧气罐（１１），氧气罐（１１）通过臭氧发生器（１）底部的烧结曝气头与放入冰桶（４）中的三角烧瓶（２）的中间出口相连，三角烧瓶（２）的第二出口（３）与大气连通；第二部分（Ⅱ）包括恒温循环器（１０），恒温循环器（１０）与多头磁力加热搅拌器（９）连接，锥形瓶（８）放入多头磁力加热搅拌器（９）的水槽中，锥形瓶（８）的瓶口用瓶塞塞紧，瓶塞上配置有两个内外连通的管子，一根管子连接第一注射器（７），实验前将注射器排空，另外一根管子用夹子夹紧，用于注入或取出样品；工作时，迅速用第二注射器（６）从第一部分（Ｉ）中的三角烧瓶（２）的第三出口（５）取所需准确浓度的饱和臭氧水通过第二部分（Ⅱ）的锥形瓶（８）的用夹子夹紧的管子进口注射入锥形瓶（８）进行反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏伟，孙利利，吕淼，刘文君，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]