[发明专利]一种用于测定水中溴酸盐产生规律的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测定水中溴酸盐产生规律的装置和方法，属于水处理技术领域。

背景技术

臭氧因其氧化效率高，还原产物为无害的O₂而广泛应用于水处理。如今臭氧高级氧化已大规模应用于中水、污水、冷却水和饮用水处理等领域，臭氧消毒也是矿泉水制备必不可少的工艺。溴酸盐是臭氧最主要的副产物。臭氧能够迅速氧化水中溴离子产生溴酸盐。溴酸盐具有比较大的遗传毒性和致癌风险，目前我国的水质指标为10μg/L。因此溴酸盐是制约臭氧工艺推广应用的一大障碍。对于某一特定水源水，基于臭氧工艺对溴酸盐产生量的准确预测，从而优化臭氧参数，一直是研究人员追求的目标。

目前臭氧氧化过程中溴酸盐的预测方法主要有机理模型和黑箱模型两大类：

（1）机理模型

从理论上将越来越多的动力学方程纳入计算过程，通过大型计算软件进行非线性回归计算进行预测。机理模型几乎不考虑传质过程，同时计算过程复杂、计算成本昂贵，难以直接应用于工业生产。

（2）黑箱模型

通过多元回归、人工神经网络等数学工具对数据进行拟合，从而得到模型的数据训练集，再不断进行验证。该类方法建模简单，但受限于以往数据，且计算方法误差较大，没有统一的计算准则。最主要的，不同水源水的水质模型无法互相调用。

发明内容

本发明针对目前臭氧氧化过程中溴酸盐的预测方法存在的上述不足，提供一种用于测定水中溴酸盐产生规律的装置和方法。  

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于测定水中溴酸盐产生规律的装置包括臭氧曝气装置和臭氧发生器，所述臭氧曝气装置和臭氧发生器相连，所述臭氧曝气装置的内部从上至下依次由反应区、曝气区和配水区组成；所述臭氧曝气装置的顶部连接有排气管，所述臭氧曝气装置的底部连接有泄空管，所述臭氧曝气装置的中部连接有第一循环管、第二循环管、第一取样口、第二取样口和第三取样口，所述第一取样口、第二取样口和第三取样口位于第一循环管和第二循环管之间且沿着从上至下的方向依次连接在臭氧曝气装置的中部上，所述第一循环管和第二循环管之间连接有循环泵，所述曝气区内设有微孔砂芯漏斗，所述微孔砂芯漏斗的下方设有曝气管，所述曝气管的一端和臭氧曝气装置相连，另一端和臭氧发生器相连。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述臭氧曝气装置为圆柱体形结构。

进一步，所述微孔砂芯漏斗的孔径为3～4μm。

本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于测定水中溴酸盐产生规律的方法包括以下步骤：

步骤一：将含溴离子的水样加入到臭氧曝气装置内；

步骤二：开启循环泵和臭氧发生器，持续通入臭氧在0.2～3.0mg/L浓度范围内并保持1.5～2.0小时，同时，在该时间段内取5～10个时间点，从第二取样口分别采集水样检测臭氧浓度和溴酸盐浓度；

步骤三：建立臭氧浓度-时间曲线关系示意图并根据该曲线关系示意图计算得到臭氧暴露值；

步骤四：建立臭氧暴露值-溴酸盐浓度线性关系示意图，得到该水样在通臭氧过程中的溴酸盐生成回归线性方程，该回归线性方程为臭氧消毒时间的确定依据，可用于预测臭氧曝气装置中溴酸盐的产生规律。

进一步，所述步骤二中采用DPD分光光度方法检测臭氧浓度，采用离子色谱方法检测溴酸盐浓度。

进一步，所述步骤三中臭氧暴露值为臭氧浓度-时间曲线关系示意图中的水中臭氧浓度和时间之间的曲线所包围区域的面积的大小，通过矩形法计算得到。

所述矩形法即将曲线所包围的区域分割为矩形、直角三角形或者直角梯形后计算各个矩形、直角三角形、直角梯形的面积，再加和求得总面积，即为臭氧暴露值。

本发明的有益效果是：本发明用于测定水中溴酸盐产生规律的方法既克服了机理模型中未考虑汽水两相流流态的缺点，又克服了计算成本过高的缺点，仅使用线性拟合；同时对比需要大量数据的黑箱模型，试验数据量明显降低；臭氧曝气装置中的循环泵流量依据实际中臭氧装置的传质效率而定，流态介于推流式和完全混合式之间。

附图说明

图1为本发明用于测定水中溴酸盐产生规律的装置的结构示意图一；

图2为本发明用于测定水中溴酸盐产生规律的装置的结构示意图二；

图3为本发明臭氧浓度-时间曲线关系示意图；

图4为本发明臭氧暴露值-溴酸盐浓度线性关系示意图。

具体实施方式