[发明专利]一种由被污染的原水制备饮用水的方法

说明书

本发明涉及由含有痕量物质的污染物的原水制备饮用水的方法。

地下水受污染物质的污染成为全世界的主要问题。一直以来在进行工业化耕作的地方，杀虫剂及其分解产物出现在地下水中是平常的，并且地下本身的天然构造可引起严重的污染情况。

因此，世界的大于3百万的地下水井中过量的砷的存在与受影响区域中的癌症以及一系列其它疾病和健康问题的增加的风险有关，在其中孟加拉国经常作为极度苦难的例子而被提及。

由于砷对健康的不利影响，WHO降低了饮水中砷的推荐限度至10μg/L，并且在许多工业化国家中该限度现在设定在5μg/L。然而，这导致许多供水系统不能利用现有的方法来遵守这一限度，并且它们不得不关闭或者投资昂贵的净化设备。已发现，以合理的成本使砷的含量从通常遇到的20-35μg/l的水平下降至5μg/l以下是困难的工作。

一般来说，这个问题在接纳具有低含量的铁的地下水的供水系统中是特别明显的。在被赋予富含铁化合物的水的供水系统中，有时是很少这样的，因为当以常规的方式通过氧化（通常是充气）来处理水时，在某些环境下砷可以与氧化的铁化合物共沉淀，直到铁在砂滤器或沉淀盆（precipitation basin）中沉淀。然而，如果水中的铁含量不足以保证砷和其它痕量物质的期望的共沉淀，则不能通过水的常规氧化来除去砷，砷和其它痕量物质由于特定情况下在氧化后不与铁共沉淀-或者仅仅与铁不充分地共沉淀。

DE19745664A1公开了用于处理含砷的水的方法，其中水流过填充有含铁颗粒的反应器，所述颗粒通过混合沙子和铁粉末且然后在排除氧气的条件下烧制而产生。在反应器中，铁通过溶解于水中的氧气氧化，产生Fe(III)离子，所述离子与As一起形成难溶性砷酸铁。过量的Fe(III)离子作为氢氧化铁而沉淀，氢氧化铁通过吸附而结合As。因此，As结合到颗粒，其必须以合适的间隔从那里除去。当沉淀Fe(III)化合物时，使用的颗粒相对快速地附聚并且必须频繁地调换。颗粒的制备需要功和能量。而且，如果被处理的地下水缺乏氧气，则该方法需要在处理之前将额外的氧气供给到反应器。总之，已知的方法是工作密集的、复杂的且昂贵的。

US5951869描述了一种反应器，其中水用铁来处理，而同时供给氧气。该处理在具有铁粒子作为铁源的流化床中进行。然而，流化床的使用是昂贵的且繁琐的计划。

以上提及的方法共有如下共同的特征，铁处理伴随充气而发生，或者要求在一开始时水具有合适含量的氧气。因此，存在系统被沉淀的氧化的铁化合物阻塞的增加的危险。

US2009/0020482在用于除去污染物痕量物质的方法的研发中标志出重大的进步。在此，在充气之前将待处理的水与含铁材料接触以便增加水中的铁含量且因此改善氧化后污染物的共沉淀。

然而，如以上所提到的，在某些环境下，当大量水平的铁固有地存在于待处理的水中时，痕量物质的污染物在充气时不与铁共沉淀。已发现在这种情况下，或者通过在充气之前使原水与含铁材料接触，不能使所述污染物的共沉淀达到满意的程度。

因此，自然地推断出，富含铁以及确保充气的概念对于从已经富含铁并且充气时仍然显示出痕量物质的弱的共沉淀的原水中除去砷和其它不期望的痕量物质来说是不可行的。

鉴于以上方面，本发明的目的是提供用于由含有痕量物质的污染物的原水生产饮水的方法，其中实现了有效且高效地除去污染至满意水平，而且还在由富含铁的原水开始，在向水充气之后痕量物质的污染物没有从该富含铁的原水中充分地共沉淀的情况下。而且，该方法应该是负担得起的、简单的且环境友好的。

为了满足这一目的，根据本发明，提供了用于由含有痕量物质的污染物的原水生产饮水的方法，所述方法包括以下步骤：使铁化合物和任选的其它化合物与原水分离；使水与含铁材料在低于大气压的氧分压下接触以便使水富含Fe(II)化合物；在氧化条件下在充气机中通过处理富含铁的水来共沉淀痕量物质的至少一部分；以及通过分离沉淀物来回收饮用水。

发明人惊奇地发现，首先清除铁然后加入铁的反直观的程序对实现痕量物质的污染物的一贯的除去是非常有效的，不论待处理的原水的组成。

根据发明人的发现，提供了便宜的且简单的方法，所述方法仅仅需要少的能量消耗并且不需要除含铁材料以外的外来的化学物质，且其中所述材料的纯化能力被完全利用。

优选地，铁化合物和任选的其它化合物与原水的初始分离在砂滤器中发生。另外或可选地，其它过滤器类型的使用以及收集容器中的沉降可被考虑。