[发明专利]从水中去除痕量污染物，尤其是砷的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于净化水中痕量污染物，尤其是砷的方法及装置，其通 过用铁处理所述水并在氧化过程中共沉淀痕量物质，以及沉淀铁化合物及随后 的分离来进行。

背景技术

因为认识和分析技术的提高，在饮用水中存在对环境或健康有害的物质， 甚至只是十分小的量(通常所说的痕量物质)，已经变成个人和官方注意的焦点。 例如，饮用水中的砷(As)会增加人类患癌症的风险。因此，官方已经将饮用 水中As的极限值从50μg/l降低到5μg/l。然而，这导致许多水厂使用现有方 法不能遵守5μg/l的极限值，由此不得不关闭或投资昂贵的净化设备。直到今 天，还没有用于本目的能将砷含量从经常达到的20-35μg/l的水平降低到低于 5μg/l的可盈利方法被知晓。这问题在使用低含铁量的地下水的水厂中特别显 著。

在使用铁化合物含量高的地下水的水厂里，这问题并不显著，因为当水通 过传统的办法氧化处理，典型的方式如曝气，直到铁在砂滤器或沉淀池中沉淀 时，砷和被氧化的铁化合物被共沉淀。然而，如果水中的铁含量不足以保证如 期望的那样将存在的砷及其他污染物(包括杀虫剂)共沉淀，那么通过传统的 对水氧化将不可能去除砷。

DE19745664A1公开了一种用于处理含砷水的方法，其中水流经一装满含铁 颗粒的反应器，所述颗粒通过混合砂和铁粉并在隔绝氧气下烘烤制得。在反应 器中，铁通过水中的溶解氧而被氧化为Fe(III)离子，所述离子和As形成难 溶的砷酸铁。过量的Fe(III)离子以氢氧化铁形式同时通过吸附结合As被沉 淀。因此As与颗粒结合，由此在适宜的区间内而被除去。当沉淀Fe(III)化 合物时，使用的颗粒相对快地结块并且不得不经常更换。制造颗粒需要加工和 能量。此外，如果被处理的地下水氧浓度低，则该方法要求在处理前供应额外 的氧到反应器中。总之，该已知方法工作量大，复杂并昂贵。

US 5951869描述了一反应器，其中水用铁处理的同时供氧。该处理在一用 铁颗粒作为铁源的流化床中进行。使用流化床是一种高费用和复杂的方法。

EP0737650A2和US5368703使用电解法提供富含铁的水。使用电解耗能高 并复杂。

以上所提到的方法具有的共同特点是进行铁处理时伴随着曝气或要求该水 从一开始就已经具有适宜的氧含量。因此，该系统存在被氧化的铁化合物沉淀 物阻塞的风险增加了。

因此，仍存在对用于从饮用水中，尤其是基于低铁地下水的饮用水中去除 砷及其他对健康有害的痕量物质的简单和可盈利的方法的需要。

发明内容

已经发现：如果要处理的水首先富含铁，同时该水的氧含量相对低，并且 随后进行强烈的曝气的话，则可以通过一种简单得多并且同时更加有效的方式 从水(尤其是饮用水)中除去砷、任选的残留杀虫剂及其他时健康有害的痕量 物质。

因此，本发明涉及一种用于净化水中痕量污染物，尤其是砷的方法，该方 法通过用铁处理所述水并在氧化过程中共沉淀痕量物质，以及沉淀铁化合物及 随后的分离来进行，其特征在于

-首先，水和含铁材料接触以使该水富含铁化合物，

-然后，富含铁的水进行氧化以共沉淀痕量污染物和氧化的铁化合物，并 且

-最后，从水中分离沉淀的化合物。

该铁化合物可通过简单可靠的方式以可接受的成本通过如下方式而被加入 到水中：将该水与含铁材料接触，该含铁材料优选铁矿石或金属铁，特别是铁 屑或切屑，它们可以以来自切削机的煅烧废铁形式的便宜废物而获得。这可以 通过如下方式实现：引导水流经由铁矿石，铁颗粒，铁屑或切屑或其它任何具 有大表面的天然含铁材料构成的床。水可被分布在该床上，例如通过自然地喷 洒于该床上来进行，并且在经过处理后，该水从该床的底部依靠适宜的开口被 排走。

然后，被铁处理过的水被引向常规的曝气器，以及如果必要的话的适宜的 过滤器，例如砂滤器，以便除去砷及其他痕量物质。这种处理以常规方式进行 并且确保共沉淀砷及其他痕量物质所需的铁化合物的沉淀。

在一优选实施方案中，在沉淀和分离铁化合物后，水再返回一次或几次以 重新与含铁材料接触。通过这个处理，砷及其他痕量物质的含量可被进一步降 低。

因此，根据本发明的方法可通过一种可盈利的方式降低饮用水中对健康和 环境有害的物质(比如As和残留杀虫剂)的含量到低于目前实施的极限值的无 害低水平。