專利名稱：紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水體消毒方法。
背景技術：
水體的消毒一直是水處理工藝中的不可缺少的ー個環(huán)節(jié)，消毒效果的好壞涉及到人的生命安全。目前常用的消毒技術主要有Cl2，ClO2, 03，UV (紫外線濾光鏡)以及各種聯(lián)合消毒技木，Ci2作為傳統(tǒng)的消毒剤，一直被廣泛應用，但是對于賈地鞭毛蟲和隱孢子蟲等效果較差，且在消毒過程中會產(chǎn)生各種氯代消毒副產(chǎn)物。O3因其較強的氧化性(2.08V)有較好的消毒效果，但也會產(chǎn)生副產(chǎn)物如小分子有機酸和溴酸鹽等。UV因其對于大部分為生物都有較好的消毒效果，并且產(chǎn)生較少的副產(chǎn)物逐漸受到人們的青睞。目前常用的紫外消毒主要有低壓汞燈和中壓汞燈，前者主要依靠254nm的波長使DNA形成嘧啶ニ聚體，阻礙DNA的復制，導致微生物的死亡，但消毒效果的持續(xù)性較差，容易產(chǎn)生光修復作用；而中壓萊燈的發(fā)射波長相對較寬220nm 580nm,但造成微生物死亡的主要波長也是254nm，其他范圍的波長對于后期的光復活作用有明顯的抑制作用，這可能與微生物體內(nèi)與光修復相關的酶活性有夫。但紫外消毒的效果也受水質(zhì)等多種因素的影響，如果待處理水體中的顆粒含量，尤其直徑大于10微米以上的顆粒可以通過對紫外光的散射，折射，粘附微生物等多種途徑降解微生物對紫外光的吸收，降低消毒效果。另外水體中存在著大量的對于紫外光吸收的有機物，它們的存在大大影響了紫外在水體中的傳質(zhì)效率，造成在水體下層的消毒效果較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有紫外消毒存在消毒效果差的問題，而提供ー種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法。ー種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，具體是按以下步驟完成首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后在機械攪拌或超聲輔助下混勻，即得到過硫酸鹽的濃度為
O.POImmoI /I, 10mmol /I,的混合液，再米用濃度為O. 8mmo/L I. 2mmoL/L的NaOH將pH調(diào)節(jié)至7 10或采用體積分數(shù)為25%的HCl將過硫酸鹽的濃度為O. OOlmmol/L IOmmol/L的混合液的pH調(diào)節(jié)至5 7，最后采用紫外燈進行紫外消毒，紫外照射波長為220nm 580nm，紫外線輻照劑量為lmj/m2 1000mJ/m2，即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。—種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，具體是按以下步驟完成首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后在機械攪拌或超聲輔助下混勻，即得到過硫酸鹽的濃度為
O.POImmoI /I, 10mmol /I,的混合液，再米用濃度為 O. 8mmoL/L I. 2mmoL/L 的 NaOH 將 pH調(diào)節(jié)至7 10或采用體積分數(shù)為25%的HCl將過硫酸鹽的濃度為O. 001mmol/L IOmmol/L的混合液的pH調(diào)節(jié)至5 7，最后采用紫外燈進行紫外消毒，紫外照射波長為220nm 580nm，且在紫外消毒過程中持續(xù)投加過硫酸鹽，使過硫酸鹽的濃度保持在O. 001mmoL/L lOmmoL/L，紫外線輻照劑量為lj/m2 1000J/m2，即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。本發(fā)明的優(yōu)點一、本發(fā)明紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法在很大程度上改善單獨紫外消毒效果持續(xù)性差，在ニ級出水中消毒效果不理想不均勻的現(xiàn)象，并且在消毒的過程中可降解部分有機物；ニ、本發(fā)明紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法操作簡單，費用低，不產(chǎn)生二次污染，屬于環(huán)境友好型技術；三、本發(fā)明在待處理水體中加入過硫酸鹽，并聯(lián)合紫外燈照照射的消毒處理技木，利用紫外照射過程中產(chǎn)生的自由基和紫外照射的共同作用，導致微生物DNA的損傷，膜結(jié)構(gòu)破壞，生物體內(nèi)大分子結(jié)構(gòu)的改變等，造成微生物不可逆的死亡；四、本發(fā)明紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法可用于對飲用水、游泳池及ニ級出水進行消毒。


圖I是水體消毒效果曲線，圖I中的▲表示試驗ー紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒效果曲線，圖I中的·表示試驗ニ紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒效果曲線，圖I中的 表示現(xiàn)有單獨紫外消毒效果曲線；圖2是水體消毒效果曲線，圖2中的▲表示試驗三紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒效果曲線，圖2中的·表示試驗四紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒效果曲線，圖2中的 表示現(xiàn)有單獨紫外消毒效果曲線。
具體實施方式
具體實施方式
一本實施方式是ー種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，具體是按以下步驟完成首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后在機械攪拌或超聲輔助下混勻，即得到過硫酸鹽的濃度為0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液，再采用濃度為0. 8mmoL/L
I.2mmoL/L的NaOH將pH調(diào)節(jié)至7 10或采用體積分數(shù)為25%的HCl將過硫酸鹽的濃度為0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液的pH調(diào)節(jié)至5 7,最后采用紫外燈進行紫外消毒，紫外照射波長為220nm 580nm，紫外線輻照劑量為lmj/m2 1000mJ/m2，即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。本實施方式的原理投加過硫酸鹽到待處理水體中，充分攪拌均勻后，經(jīng)紫外照射(220nm 580nm)，過硫酸根在其范圍的短波長處有吸收，致使過硫酸鹽的分解產(chǎn)生硫酸根自由基。在中性及堿性條件下，硫酸根自由基又與水中的氫氧根反應生成羥基自由基。具體反應如下
S2Oh2- hv 2S04-SO4 · +OH — SO42 +HO ·(喊性 pH 條件下)SO4 · _+H20 — S042_+H0 · +H+ (所有 pH 條件下)SO4 · __I-S2O82 — SO42 +S2O8 ·由上述反應生成的自由基，有較強的氧化能力，可以破壞微生物的膜結(jié)構(gòu)，氧化脂質(zhì)，蛋白質(zhì)等，造成微生物不可逆轉(zhuǎn)的損傷，也避免了単獨紫外消毒的光修復作用。本實施方式紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法在很大程度上改善単獨紫外消毒效果持續(xù)性差，在ニ級出水中消毒效果不理想不均勻的現(xiàn)象，并且在消毒的過程中可降解部分有機物。本實施方式紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法操作簡單，費用低，不產(chǎn)生二次污染，屬于環(huán)境友好型技術。
具體實施方式
ニ 本實施方式與具體實施方式
一的不同點是所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、過硫酸鈣、過硫酸氫鉀、過硫酸氫鈉、過硫酸氫氨或過硫酸氫 丐。其他與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或ニ之一不同點是所述的機械攪拌為在攪拌速度為50轉(zhuǎn)/min 1000轉(zhuǎn)/min攪拌混勻，所述的超聲輔助為在頻率為IOkHz 200kHz的超聲輔助下混勻。其他與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同點是所述的紫外燈為低壓汞燈或中壓汞燈。其他與具體實施方式
一至三相同。
具體實施方式
五本實施方式是ー種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，具體是按以下步驟完成首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后在機械攪拌或超聲輔助下混勻，即得到過硫酸鹽的濃度為O. 001mmol/L 10mmol/L的混合液，再采用濃度為0. 8mmoL/L
I.2mmoL/L的NaOH將pH調(diào)節(jié)至7 10或采用體積分數(shù)為25%的HCl將過硫酸鹽的濃度為0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液的pH調(diào)節(jié)至5 7,最后采用紫外燈進行紫外消毒，紫外照射波長為220nm 580nm，且在紫外消毒過程中持續(xù)投加過硫酸鹽，使過硫酸鹽的濃度保持在0. 001mmoL/L lOmmoL/L，紫外線輻照劑量為lj/m2 1000J/m2，即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。本實施方式的原理投加過硫酸鹽到待處理水體中，充分攪拌均勻后，經(jīng)紫外照射(220nm 580nm)，過硫酸根在其范圍的短波長處有吸收，致使過硫酸鹽的分解產(chǎn)生硫酸根自由基。在中性及堿性條件下，硫酸根自由基又與水中的氫氧根反應生成羥基自由基。具體反應如下
SzO^2-..............^ 2S04-SO4 · +OH — SO42 +HO ·(誠性 pH 條件下)SO4 · _+H20 — S042_+H0 · +H+ (所有 pH 條件下)SO4 · +S2O82 — SO42 +S2O8 ·由上述反應生成的自由基，有較強的氧化能力，可以破壞微生物的膜結(jié)構(gòu)，氧化脂質(zhì)，蛋白質(zhì)等，造成微生物不可逆轉(zhuǎn)的損傷，也避免了単獨紫外消毒的光修復作用。本實施方式紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法在很大程度上改善単獨紫外消毒效果持續(xù)性差，在ニ級出水中消毒效果不理想不均勻的現(xiàn)象，并且在消毒的過程中可降解部分有機物。本實施方式紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法操作簡單，費用低，不產(chǎn)生二次污染，屬于環(huán)境友好型技術。
本實施方式紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法在很大程度上改善単獨紫外消毒效果持續(xù)性差，在ニ級出水中消毒效果不理想不均勻的現(xiàn)象，并且在消毒的過程中可降解部分有機物。
本實施方式紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法操作簡單，費用低，不產(chǎn)生二次污染，屬于環(huán)境友好型技術。本實施方式采用多級投加方式(在紫外消毒過程中分多次投加過硫酸鹽)可以避免一次投加較多的過硫酸鹽時，紫外照射產(chǎn)生的硫酸根自由基和過硫酸鹽反應，及硫酸根自由基之間的反應，從而避免了氧化劑的浪費。即多級投加過流酸鹽的方式是為了更有效地利用氧化劑及其產(chǎn)生的自由基。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
四的不同點是所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、過硫酸鈣、過硫酸氫鉀、過硫酸氫鈉、過硫酸氫氨或過硫酸氫鈣。其他與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
五或六之一不同點是所述的機械攪拌為在攪拌速度為50轉(zhuǎn)/min 1000轉(zhuǎn)/min攪拌混勻，所述的超聲輔助為在頻率為IOkHz 200kHz的超聲輔助下混勻。其他與具體實施方式
五或六相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
五至七之一不同點是所述的紫外燈為低壓汞燈或中壓汞燈。其他與具體實施方式
五至七相同。采用下述試驗驗證本發(fā)明效果試驗ーー種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，具體是按以下步驟完成首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后在在攪拌速度為500轉(zhuǎn)/min攪拌混勻，即得到過硫酸鹽的濃度為O. 05mmol/L的混合液，再采用體積分數(shù)為25%的HCl將過硫酸鹽的濃度為O. 05mmol/L的混合液的pH調(diào)節(jié)至6. 68，最后采用紫外燈進行紫外消毒，紫外照射波長為254nm，在紫外輻射強度為8X KTeinsteins -S^1 じ1下照射300s，即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。本試驗所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀。本試驗所述的紫外燈為低壓汞燈。本試驗所述的待處理水體是采用下述方法配制成的向質(zhì)量濃度為O. 9% NaCl溶液加入大腸桿菌，至大腸桿菌濃度為IO6ceIlsAiL為止，即得到待處理水體。試驗ニ ー種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，具體是按以下步驟完成首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后在在攪拌速度為500轉(zhuǎn)/min攪拌混勻，即得到過硫酸鹽的濃度為O. 03mmol/L的混合液，再采用濃度為ImmoL/L的NaOH將過硫酸鹽的濃度為O. 03mmol/L的混合液的pH調(diào)節(jié)至8，最后采用紫外燈進行紫外消毒，紫外照射波長為254nm，在紫外輻射強度為8 X lO^einsteins · S-1 ·じ1下照射300s,即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。本試驗所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀。本試驗所述的紫外燈為低壓汞燈。本試驗所述的待處理水體的配制方法如下向質(zhì)量濃度為O. 9% NaCl溶液加入大腸桿菌，至大腸桿菌濃度為IO6ceIlsAiL為止，即得到待處理水體。通過ATP發(fā)光儀檢測試驗一、試驗ニ和現(xiàn)有單獨紫外消毒的消毒效果，在紫外輻射強度為8X10_7einSteinS · S—1 ·じ1下照射，結(jié)果如圖I所示，圖I中的▲表示試驗ー紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒效果曲線，圖I中的·表示試驗ニ紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒效果曲線，圖I中的 表示現(xiàn)有單獨紫外消毒效果曲線；圖I中縱坐標中的N表示取樣T時的大腸桿菌濃度，圖I中縱坐標中的Ntl表示初始大腸桿菌濃度；通過圖I說明在紫外線輻照劑量相同條件下加入適量的過硫酸鹽能很大程度上提高消毒效果。試驗三ー種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，具體是按以下步驟完成
·
首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后在攪拌速度為500轉(zhuǎn)/min攪拌混勻，即得到過硫酸鹽的濃度為O. 07mmol/L的混合液，再采用體積分數(shù)為25%的HCl將過硫酸鹽的濃度為O. 05mmol/L的混合液的pH調(diào)節(jié)至6. 68，最后采用紫外燈進行紫外消毒，紫外照射波長為254nm,在紫外福射強度為8X l(T7einsteins S-1 じ1下照射300s,即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。本試驗所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀。本試驗所述的紫外燈為低壓汞燈。本試驗所述的待處理水體為微生物濃度為106cell/mL的ニ級出水。試驗四ー種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，具體是按以下步驟完成首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后在在攪拌速度為500轉(zhuǎn)/min攪拌混勻，即得到過硫酸鹽的濃度為O. 03mmol/L的混合液，再采用體積分數(shù)為25%的HCl將過硫酸鹽的濃度為O. 05mmol/L的混合液的pH調(diào)節(jié)至6. 68，最后采用紫外燈進行紫外消毒，紫外照射波長為254nm,在紫外福射強度為8 X l(T7einsteins · S-1 ·じ1下照射60s時再次投加過硫酸鹽，使過硫酸鹽的總投加量與試驗三過硫酸鹽的總投加量相同，再繼續(xù)在紫外輻射強度為8X KTeinsteins · S—1 ·じ1下照射240s，即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。本試驗所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀。本試驗所述的紫外燈為低壓汞燈。本試驗所述的待處理水體為微生物濃度為106cell/mL的ニ級出水。通過ATP發(fā)光儀檢測試驗三、試驗四和現(xiàn)有單獨紫外消毒的消毒效果，在紫外輻射強度為SXlCTeinsteins · S—1 ·じ1下照射，結(jié)果如圖2所示，圖2中的·表示試驗三紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒效果曲線，圖2中的▲表示試驗四紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒效果曲線，圖2中的 表示現(xiàn)有單獨紫外消毒效果曲線，圖2中縱坐標中的N表示取樣T時的大腸桿菌濃度，圖2中縱坐標中的NO表示初始大腸桿菌濃度；通過圖2說明在紫外照射的劑量相同條件下加入適量的過硫酸鹽能很大程度上提高消毒效果。向?qū)嶋H水體(微生物濃度為106cells/mL的ニ級出水)中加入適量過硫酸鹽，在紫外照射的劑量相同條件下加入適量過硫酸鹽很大程度上提高紫外的消毒效果，且通過圖2可知，采用多級投加方式(在紫外消毒過程中分多次投加過硫酸鹽)的試驗四的消毒效果比一次性投加的試驗三消毒效果強。
權(quán)利要求
1.一種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，其特征在于紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法是按以下步驟完成 首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后在機械攪拌或超聲輔助下混勻，即得到過硫酸鹽的濃度為0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液，再采用濃度為0. 8mmoL/L I.2mmoL/L的NaOH將pH調(diào)節(jié)至7 10或采用體積分數(shù)為25%的HCl將過硫酸鹽的濃度為0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液的pH調(diào)節(jié)至5 7,最后采用紫外燈進行紫外消毒，紫外照射波長為220nm 580nm，紫外線輻照劑量為lmj/m2 1000mJ/m2，即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，其特征在于所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、過硫酸鈣、過硫酸氫鉀、過硫酸氫鈉、過硫酸氫氨或過硫酸氫鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，其特征在于所述的機械攪拌為在攪拌速度為50轉(zhuǎn)/min 1000轉(zhuǎn)/min攪拌混勻,所述的超聲輔助為在頻率為IOkHz 200kHz的超聲輔助下混勻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，其特征在于所述的紫外燈為低壓汞燈或中壓汞燈。
5.一種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，其特征在于紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法是按以下步驟完成 首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后在機械攪拌或超聲輔助下混勻，即得到過硫酸鹽的濃度為0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液，再采用濃度為0. 8mmoL/L I.2mmoL/L的NaOH將pH調(diào)節(jié)至7 10或采用體積分數(shù)為25%的HCl將過硫酸鹽的濃度為0. 001mmol/L 10mmol/L的混合液的pH調(diào)節(jié)至5 7,最后采用紫外燈進行紫外消毒，紫外照射波長為220nm 580nm，且在紫外消毒過程中持續(xù)投加過硫酸鹽，使過硫酸鹽的濃度保持在0. 001mmoL/L lOmmoL/L，紫外線輻照劑量為lj/m2 1000J/m2，即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，其特征在于所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、過硫酸鈣、過硫酸氫鉀、過硫酸氫鈉、過硫酸氫氨或過硫酸氫鈣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，其特征在于所述的機械攪拌為在攪拌速度為50轉(zhuǎn)/min 1000轉(zhuǎn)/min攪拌混勻,所述的超聲輔助為在頻率為IOkHz 200kHz的超聲輔助下混勻。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的一種紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，其特征在于所述的紫外燈為低壓汞燈或中壓汞燈。
全文摘要
紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒方法，它涉及一種水體消毒方法。本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有紫外消毒存在消毒效果差的問題。方法1首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后混勻，再采用NaOH或HCl調(diào)節(jié)pH，最后采用紫外燈進行紫外消毒，即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。方法2首先將過硫酸鹽投加到待處理水體中，然后混勻，再采用NaOH或HCl調(diào)節(jié)pH，最后采用紫外燈進行紫外消毒，且在紫外消毒過程中持續(xù)投加過硫酸鹽，即完成紫外-過硫酸鹽聯(lián)合水體消毒。本發(fā)明主要用于水體消毒。
文檔編號C02F9/08GK102674603SQ20121017666
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者孔秀娟, 文剛, 馬軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學