[发明专利]一种再生利用水中溶解氧的去除方法

说明书

本发明公开了一种再生利用水中溶解氧的去除方法，是将溶解有碳酰肼的再生利用水通过装填有联合改性活性炭纤维催化剂的反应器，在40～50℃的低温下催化碳酰肼还原去除再生利用水中的溶解氧，其中，所述联合改性活性炭纤维催化剂是将活性炭纤维经高压水热改性处理后，浸渍负载上活性金属盐前驱体，焙烧后制备得到的催化剂。本发明有效降低了碳酰肼与再生水中溶解氧的反应温度，提高了再生利用水中溶解氧的去除效果，特别适合于去除污水处理厂三级处理出水中的溶解氧。

技术领域

本发明属于污水处理及综合利用领域，涉及一种去除再生利用水中溶解氧的方法。本发明以负载有活性金属的改性活性炭纤维作为催化剂，以催化碳酰肼还原去除再生利用水中的溶解氧。

背景技术

我国水资源供需矛盾日显突出，污水的再生利用具有重要意义和广阔前景。目前，城市污水再生水主要用于工业用水，由于用户较为分散，需要通过车辆进行输送，消耗大量人力物力。通过管道输配再生水，可以有效降低再生水回用成本。然而，建设专门的再生水输送管道系统投资巨大，往往难以实施。

北方城市供热管道覆盖面广且设施完善，然而一年只有4～5个月的供暖周期，其余时间的供热管道都是闲置的。城市污水再生水的水质与城市热力管网设计规范要求比较接近，将再生水进行适当处理后，利用闲置供热管网进行输配，用于工业用水，既可以缓解水资源供需矛盾，又可以使闲置的供热管网得到充分利用，有效降低再生水回用成本。

利用闲置供热管网输配再生水的前提条件是不能对原有的热力管网系统造成管道腐蚀，影响后续供热。低腐蚀性、低结垢性和低生化性是决定闲置供热管道输配城市污水再生水系统能否稳定运行的主要因素。造成管道腐蚀的最主要原因是氧腐蚀，其次还有氯离子等的腐蚀。城市污水再生水中的溶解氧(DO)含量较高，通常大于5mg/L。而CJJ 34-2010《城镇供热管网设计规范》要求DO不宜高于0.1mg/L。如果城市污水再生水未经处理就通过供热管道进行输配，会对供热设备和管网造成氧腐蚀，危害巨大。因此，污水再生水的DO去除就显得非常重要。

水中DO的去除方法按其除氧机理可分为物理方法、化学方法和电化学方法。

物理方法的理论基础为亨利定律，主要通过改变温度和压力的方法去除水中DO，包括热力除氧、真空除氧、解吸除氧、膜脱氧等。物理除氧方法尽管原理简单，但操作过程需要消耗大量能量。

化学方法的原理是使含氧水中的DO与还原剂发生氧化还原反应，进而达到除去水中DO的目的。这类方法主要包括亚硫酸钠除氧、联氨除氧、海绵铁除氧、氧化还原树脂除氧、催化加氢除氧等。但化学除氧存在常温下除氧效果不理想，反应速率慢，除氧成本高等弊端。

电化学除氧是基于电化学原理进行除氧，虽然操作简单，运行费用低，但除氧效果可靠性差，且除氧过程中会产生少量片状沉淀物。

催化除氧是一种在催化剂作用下去除水中DO的方法。与物理除氧和单纯的化学除氧方法比较，催化法除氧效率高，操作可靠稳定，出水DO含量可以达到水质标准，是一种廉价、节能的除氧方法。

催化除氧主要分为以下两种：一种是在水中通入氢气，使其与水中的DO在催化剂表面反应生成水。另一种是在催化剂的作用下，同时投加化学药剂亚硫酸钠或联氨等，以达到除氧的目的。

韩国的Jeon-soo Moon等(Applied Catalysis A General, 2000, 201(1): 81-89.)利用负载在活性炭纤维上的Pt，在联氨存在下，使水中DO的去除率达到77%。Gon Seo等将Pt负载在介孔材料上作为催化剂，在有联氨存在的条件下，也取得了较好的除氧效果。

传统化学除氧剂以亚硫酸钠和联氨最为常见，但是这两种除氧剂都存在很大的缺点和局限性。亚硫酸钠用量大，连续使用会造成水中含盐量增加，分解产物为腐蚀性物质，且对金属表面不具有钝化作用。而联氨具有很高的毒性，是可疑致癌物，现场使用存在一定危害，且为了使联氨与水中DO的反应进行的迅速完全，应维持150℃以上的温度。