本發(fā)明涉及一種水處理方法，具體涉及一種控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法。

背景技術(shù)：

壓艙水是為保證船舶有一定的吃水深度和調(diào)整船體平衡，以便航行安全平穩(wěn)而泵入艙內(nèi)、在裝貨時(shí)再排出的水體，壓艙水的體積一般為船舶貨物運(yùn)輸量的40％左右。隨著世界經(jīng)濟(jì)和全球貿(mào)易的迅速發(fā)展，每天有約一萬多種海洋微生物和動植物(包括：細(xì)菌、病毒、藻類、原生動物、軟體動物和魚類等)隨著貨輪壓艙水漫游世界，被帶到“不屬于他們的地方”。壓艙水本身是無害的，但當(dāng)船舶將成千上萬噸海水遷移排放到可能沒有天敵的異地海域時(shí)，造成的生物入侵危害是巨大的。由壓艙水帶來的生物入侵所造成的環(huán)境問題已被全球環(huán)境基金組織(GEF)確認(rèn)為危害海洋生態(tài)的四大威脅之一。

液氯消毒是目前壓艙水常用的處理方法，通過溶于水后產(chǎn)生的次氯酸作用于細(xì)菌表面并穿透細(xì)胞膜進(jìn)入菌體內(nèi)，使菌體蛋白氧化導(dǎo)致細(xì)菌死亡。但海水中大量存在的鹵素離子，液氯消毒后會形成鹵代消毒副產(chǎn)物，尤其一些非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物，如：鹵代醌(HBQs)、鹵乙腈(HANs)、鹵代乙酰胺(HAcAms)等，這些新發(fā)現(xiàn)且還未被納入國家相應(yīng)管理規(guī)定的消毒副產(chǎn)物對人體所產(chǎn)生的危害遠(yuǎn)大于三鹵甲烷(THMs)和鹵乙酸(HAAs)等已被納入規(guī)定的消毒副產(chǎn)物，雖然其平均濃度約為三鹵甲烷的幾分之一到幾十分之一，但它們的慢性細(xì)胞毒性和急性遺傳毒性是三鹵甲烷的數(shù)百至數(shù)千倍，嚴(yán)重危害水體安全。

非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物(如：鹵代醌、鹵乙腈、鹵代乙酰胺)具有分子中與鹵素相連的碳原子易受到親核試劑進(jìn)攻的特點(diǎn)，易發(fā)生親核水解進(jìn)行脫毒。利用親核水解特性對液氯消毒過程中產(chǎn)生的鹵代消毒副產(chǎn)物進(jìn)行控制，目前還沒有這方面的研究報(bào)道。常見的親核試劑有甲醇、過氧化氫等，但由于這些親核試劑易造成水體的二次污染或液氯的大量消耗，因而難以進(jìn)行應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法，解決壓艙水液氯消毒過程中易形成非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的問題。

本發(fā)明的一種利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：在壓艙水中投加液氯進(jìn)行消毒處理時(shí)，同時(shí)投加過硫酸鹽溶液，保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，即完成所述利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法，其中，過硫酸鹽的濃度為0.5～100mg/L。

本發(fā)明的一種利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法中所述過硫酸鹽為過一硫酸鹽、過二硫酸鹽中的一種或兩種按任意比混合的混合物，其中過一硫酸鹽為過一硫酸鉀、過一硫酸鈉中的一種或兩種按任意比混合的混合物，過二硫酸鹽為過二硫酸鉀、過二硫酸鈉中的一種或兩種按任意比混合的混合物。

本發(fā)明的一種利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法中所述過硫酸鹽由過硫酸鹽和堿的復(fù)合鹽代替，其中過硫酸鹽和堿的摩爾比為1:1～10，堿的加入能調(diào)節(jié)水處理體系的pH值在6～9，有利于過硫酸鹽電離；其中，過硫酸鹽為過一硫酸鹽和/或過二硫酸鹽，堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀中的一種或其中幾種按任意比混合的混合物；過一硫酸鹽為過一硫酸鉀、過一硫酸鈉中的一種或兩種按任意比混合的混合物，過二硫酸鹽為過二硫酸鉀、過二硫酸鈉中的一種或兩種按任意比混合的混合物。

本發(fā)明一種利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法的原理：液氯對壓艙水進(jìn)行消毒處理時(shí)，會與海水中大量存在的鹵素離子形成非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物(如：鹵代醌、鹵乙腈、鹵代乙酰胺)，非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物分子中與鹵素相連的碳原子易受到親核試劑過硫酸鹽的進(jìn)攻，能夠快速發(fā)生親核水解、脫毒，實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的原位控制。也就是說，非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物一經(jīng)形成就會快速與過硫酸鹽發(fā)生親核水解作用被分解脫毒。

本發(fā)明的一種利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)過硫酸鹽已被國家正式列入飲用水消毒劑產(chǎn)品目錄，能夠在壓艙水處理中進(jìn)行應(yīng)用；(2)過硫酸鹽具有極強(qiáng)的親核能力，能夠快速分解非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物；(3)過硫酸鹽不消耗液氯，能夠與液氯共存；(4)可以實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的原位高效轉(zhuǎn)化脫毒。(5)操作簡單方便、處理成本低。

附圖說明

圖1是實(shí)施例中利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的去除效果圖；其中，■表示液氯消毒過程中形成的鹵代醌，●表示液氯消毒過程中形成的鹵乙腈、▲表示液氯消毒過程中形成的鹵代乙酰胺。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式為一種利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法，其是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：在壓艙水中投加液氯進(jìn)行消毒處理時(shí)，同時(shí)投加過硫酸鹽溶液，保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，即完成所述利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法，其中，過硫酸鹽的濃度為0.5～100mg/L。

本實(shí)施方式一種利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法的原理：液氯對壓艙水進(jìn)行消毒處理時(shí)，會與海水中大量存在的鹵素離子形成非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物(如：鹵代醌、鹵乙腈、鹵代乙酰胺)，非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物分子中與鹵素相連的碳原子易受到親核試劑過硫酸鹽的進(jìn)攻，能夠快速發(fā)生親核水解、脫毒，實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的原位控制。也就是說，非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物一經(jīng)形成就會快速與過硫酸鹽發(fā)生親核水解作用被分解脫毒。

本實(shí)施方式的一種利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)過硫酸鹽已被國家正式列入飲用水消毒劑產(chǎn)品目錄，能夠在壓艙水處理中進(jìn)行應(yīng)用；(2)過硫酸鹽具有極強(qiáng)的親核能力，能夠快速分解非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物；(3)過硫酸鹽不消耗液氯，能夠與液氯共存；(4)可以實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的原位高效轉(zhuǎn)化脫毒。(5)操作簡單方便、處理成本低。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述的待處理水中的過硫酸鹽濃度為1～90mg/L。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：所述的待處理水中的過硫酸鹽濃度為2～80mg/L。其它與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：所述的待處理水中的過硫酸鹽濃度為3～70mg/L。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：所述的待處理水中的過硫酸鹽濃度為4～60mg/L。其它與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：所述的待處理水中的過硫酸鹽濃度為5～50mg/L。其它與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是：所述的待處理水中的過硫酸鹽濃度為10～40mg/L。其它與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是：所述的待處理水中的過硫酸鹽濃度為15～30mg/L。其它與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八之一不同的是：所述的待處理水中的過硫酸鹽濃度為20mg/L。其它與具體實(shí)施方式一至八之一相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同的是：過硫酸鹽為過一硫酸鹽和/或過二硫酸鹽。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至九之一相同。

本實(shí)施方式中過硫酸鹽為過一硫酸鹽和過二硫酸鹽的混合物時(shí)，兩者以任意比混合。其中過一硫酸鹽為過一硫酸鉀、過一硫酸鈉中的一種或兩種按任意比混合的混合物，過二硫酸鹽為過二硫酸鉀、過二硫酸鈉中的一種或兩種按任意比混合的混合物。

具體實(shí)施方式十一：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十之一不同的是過硫酸鹽為過一硫酸鹽，其中過一硫酸鹽為過一硫酸鉀、過一硫酸鈉中的一種或兩種的混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至十之一相同。

本實(shí)施方式中過一硫酸鹽為混合物時(shí)，以任意比混合。

具體實(shí)施方式十二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十一之一不同的是過硫酸鹽為過二硫酸鹽，其中過二硫酸鹽為過二硫酸鉀、過二硫酸鈉中的一種或兩種的混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至十一之一相同。

本實(shí)施方式中過二硫酸鹽為混合物時(shí)，以任意比混合。

具體實(shí)施方式十三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十二之一不同的是過硫酸鹽為過一硫酸鹽和過二硫酸鹽，其中過一硫酸鹽為過一硫酸鉀、過一硫酸鈉中的一種或兩種的混合物，過二硫酸鹽為過二硫酸鉀、過二硫酸鈉中的一種或兩種的混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至十二之一相同。

本實(shí)施方式中過一硫酸鹽和過二硫酸鹽間以任意比混合，過一硫酸鹽為混合物時(shí)，以任意比混合，過二硫酸鹽為混合物時(shí)，以任意比混合。

具體實(shí)施方式十四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十三不同的是過硫酸鹽由過硫酸鹽和堿的復(fù)合鹽代替，其中過硫酸鹽和堿的摩爾比為1:1～10，其中，過硫酸鹽為過一硫酸鹽和/或過二硫酸鹽，堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳碳酸氫鉀中的一種或其中幾種的混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至十三之一相同。

本實(shí)施方式中過硫酸鹽為過一硫酸鹽和過二硫酸鹽時(shí)，以任意比混合。堿為其中幾種的混合物時(shí)，以任意比混合。

本實(shí)施方式中堿的加入能調(diào)節(jié)水處理體系的pH值在6～9，有利于過硫酸鹽電離，使得誘發(fā)鹵代消毒副產(chǎn)物分解能力增強(qiáng)。

本實(shí)施方式中過硫酸鹽和堿的摩爾比優(yōu)選為1:3～8，最佳的是1:5。

具體實(shí)施方式十五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十四不同的是過硫酸鹽由過一硫酸鹽和堿的復(fù)合鹽代替，其中過一硫酸鹽和堿的摩爾比為1:1～10，其中過一硫酸鹽為過一硫酸鉀、過一硫酸鈉和過一硫酸氨中的一種或幾種的混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至十四之一相同。

本實(shí)施方式中過一硫酸鹽為其中幾種的混合物時(shí)，以任意比混合。

本實(shí)施方式中過一硫酸鹽和堿的摩爾比優(yōu)選為1:3～8，最佳的是1:5。

具體實(shí)施方式十六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十五不同的是過硫酸鹽由過二硫酸鹽和堿的復(fù)合鹽代替，其中過硫酸鹽和堿的摩爾比為1:1～10，其中過二硫酸鹽為過二硫酸鉀、過二硫酸鈉和過二硫酸氨中的一種或幾種的混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至十五之一相同。

本實(shí)施方式中過二硫酸鹽為混合物時(shí)，以任意比混合。

本實(shí)施方式中過二硫酸鹽和堿的摩爾比優(yōu)選為1:3～8，最佳的是1:5。

具體實(shí)施方式十七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十六不同的是過硫酸鹽由過一硫酸鹽、過二硫酸鹽和堿的復(fù)合鹽代替，其中過一硫酸鹽和過二硫酸鹽總摩爾量與堿的摩爾量比值為1:1～10，其中過一硫酸鹽為過一硫酸鉀、過一硫酸鈉和過一硫酸氨中的一種或幾種的混合物，過二硫酸鹽為過二硫酸鉀、過二硫酸鈉和過二硫酸氨中的一種或幾種的混合物。

本實(shí)施方式中過一硫酸鹽為其中幾種的混合物時(shí)，以任意比混合。本實(shí)施方式中過二硫酸鹽為混合物時(shí)，以任意比混合。

本實(shí)施方式中過一硫酸鹽和過二硫酸鹽總摩爾量與堿的摩爾量比值優(yōu)選為1:3～8，最佳的是1:5。

通過以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：

本實(shí)施例的一種利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法，其是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：在壓艙水中投加液氯進(jìn)行消毒處理時(shí)，同時(shí)投加過硫酸鹽溶液，保持?jǐn)嚢?，即完成所述利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法，其中，過一硫酸鹽的濃度為20mg/L，過一硫酸鉀和氫氧化鈉的摩爾比為1:2。

本實(shí)施例的利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的效果見附圖1。由圖1可知，在液氯消毒過程中，隨著反應(yīng)時(shí)間的進(jìn)行鹵代醌(■)、鹵乙腈(●)、鹵代乙酰胺(▲)逐漸生成，反應(yīng)30min時(shí)，鹵代醌的累積濃度達(dá)到5μg/L、鹵乙腈的累積濃度達(dá)到4.5μg/L、鹵代乙酰胺的累積濃度達(dá)到3.7μg/L；利用本實(shí)施例的方式在液氯消毒的過程中同時(shí)投加過一硫酸鉀和氫氧化鈉溶液，幾乎檢測不到鹵代醌、鹵乙腈和鹵代乙酰胺的生成。

由此可見，本實(shí)施例的利用過硫酸鹽原位控制壓艙水中非穩(wěn)定性鹵代消毒副產(chǎn)物的水處理方法具有比較突出的優(yōu)勢。