[发明专利]梯级催化氧化控制微污染水源水处理过程中副产物生成量的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域；具体涉及梯级催化氧化控制微污染水源水处理过程中副产物生成量的方法。

背景技术

我国的水源水污染十分严重，很多给水厂在处理工艺中开始引入臭氧氧化技术以去除水源水中的微量有机污染物。然而在臭氧氧化过程中，臭氧与有机物的直接反应具有较强的选择性，较易进攻具有双键的有机物，而且臭氧的利用效率通常比较低。此外，在一些水源水污染严重的地区，水源水的高锰酸盐指数经常能达到8～9mg·L^-1，甚至能达到15mg·L^-1。为了提高出水水质，一些给水厂不得不采用两级臭氧-生物活性炭工艺，这大大提高了制水成本。

为了克服臭氧氧化存在的不足，研究者们提出了催化臭氧氧化技术，并在我国的一些水厂得到了实际应用。由于水中存在较多的微量有机污染物，目前在水厂中实际应用的催化剂均是以促进水中臭氧分解产生大量的羟基自由基为目的，经过10～20min的催化氧化反应，高效去除水中难降解微量有机污染物。然而，发明人在实验室研究和生产实践中发现，这种以促进水中臭氧分解产生大量的羟基自由基目的的单一类型催化剂在使用中容易出现以下三个问题：(1)生成的羟基自由基氧化能力很强，而水源水中主要的有机物是天然有机物，从而导致在催化臭氧氧化去除难降解微量有机污染物的同时，也会氧化天然有机物造成其大分子结构的破碎，从而导致小分子中间产物(小分子醛、酮和有机酸等)的大量产生，这些小分子中间产物是后续消毒工艺中消毒副产物的前体物；(2)与单独臭氧氧化相比，催化臭氧氧化能在一定程度上提高有机污染物的矿化度。然而，由于无论是羟基自由基还是臭氧，它们与一些小分子有机酸(如草酸、乙酸等)的反应速率常数普遍低于其与大多数难降解有机污染物的反应速率常数，从而导致很多微量有机污染物经过催化臭氧氧化处理后的最终产物仍含有较多的小分子有机酸，这些小分子酸是后续消毒工艺中消毒副产物的前体物；(3)我国的水源水污染非常严重，为有效去除有机污染物通常需要较高的臭氧投加量，催化臭氧氧化过程中也会生成更多的羟基自由基。然而，当水中含有一定浓度的溴离子时，产生的大量羟基自由基也更容易导致催化臭氧氧化反应过程中产生高浓度的溴酸盐，而“生活饮用水卫生标准”(GB5749-2006)规定出厂水中溴酸盐的限值为10μg·L^-1。因而，当污染严重的水源水中存在一定浓度的溴离子时，经常会面临着有机污染物的高效去除和减少催化臭氧氧化过程中溴酸盐生成的两难抉择。

发明内容

本发明要解决目前单一催化剂催化臭氧氧化处理微污染水源水存在的天然有机物结构破坏严重、氧化副产物小分子有机酸和溴酸盐生成量比较高的的技术问题；而提供了梯级催化氧化控制微污染水源水处理过程中副产物生成量的方法。