[论文]高锰酸钾

[论文]高锰酸钾 高锰酸钾 高锰酸钾及高锰酸钾复合药剂在水厂的应用 本文出自: 水世界网 作者: mengyan197206 点击率: 670 高锰酸钾 一、高锰酸钾的主要性质: 固态的高锰酸钾是紫色粒状或针状晶体，有蓝色金属光泽，无臭味，不易溶解。 高锰酸钾的水溶液为紫色，有甜涩味，容易因光照分解，二氧化锰和其它杂质条件的催化作用而分解，产生粽色的二氧化锰沉淀。 高锰酸钾在酸性条件下是强氧化剂，能氧化水中的大部分有机质，在中性和碱性条件下能分解成二氧化锰并放出活性氧。 高锰酸钾固体大量储存时有燃烧的危险，溶液和干态物质在与有机物或易氧化物质接触时可能分爆炸。 二、高锰酸钾的应用特点: 据Banerjea实验，在普通情况下2mg/L，深度24h接触间时可获得满意的消毒，相当于CT值2880min.mg/L。但高锰酸钾的消毒能力要逊色于臭氧和氯，接触时间需要很长。 高锰酸钾用于水的消毒特点: 优点:(1)高锰酸钾可以用来氧化吸附由氧和引起臭味的有机物，可以与许多水中的杂质如二价铁、锰、硫、氰、酚等反应，由于有机物被氧化，因此会减少处理水中THM，氯酚和其它氧化消素副产物的产生，使水的致突变活性大大降低。 (2)采用高锰酸钾消毒的水不会产生嗅、味和有毒的消毒副产物。 (3)、能够杀灭很多门类的藻类和微生物，甚至部分原生物和蠕虫。 (4)、投加和检测比较方便。 (5)、反应产物为水合的二氧化锰，它有一定的吸附和助凝作用。 (6)、高锰酸钾可以和活性炭联用，两者都有去除氯代物前驱物质的作用。联用时对水中有机物的去除效率远高于其各自单独使用的效率，但使用时应注意，由于活性炭会还原高锰酸钾，所以两者不宜同时使用。 缺点:(1)、接触时间长。(特别适合长距离输送的预氧化) (2)、投加过量会引起出厂水色度升高。长期过量投加，反应产物水含二氧化锰易使滤料板结。 (3)、高锰酸钾价格较贵。 三、高锰酸钾除藻: 利用高锰酸钾除藻也有较好的效果，对碱性水的除藻效果优于中性或酸性水。一般高锰酸钾投加量为1–3mg/L、接触时间不少于2h以上。如果预氧化过程中高锰酸钾投量过，可能会穿透滤池而进入配水管网，出现“黑水”现象，而且出水的含锰量增加，有可能不符合生活饮用水水质。过剩的高锰酸钾可在沉淀池中去除，只要淡红色已在池内消失，高锰酸钾就不会进入滤池。 有时也可投加粉末活性碳去除过剩的高锰酸钾，其投加点应在高锰酸钾氧化反应完成以后，以免相互作用而降低除藻效果，但是粉末活性碳也可能穿透滤池而进入配水管网，宜在滤速上加以控制。 采用高锰酸盐复合药剂或高锰酸钾作为预氧化剂，所取得的除藻效果优于单纯混凝效果，它可以显著降低水中的U254值，也就是破坏水中的有机物结构，同时它还能消除由藻细胞分泌的部分臭味物质，对藻毒素MC，高锰酸盐的去除率可以达到60%。马军等认为它所形成的新生态水合二氧化锰对含藻水的混凝具有明显的促进作用，新水合二氧化锰能够吸附水中藻类，从而增加藻在水中的沉淀速度，形成相对较密实的絮体。预氯化常用于水处理工艺中，以杀死藻类，是单一的氧化作用，而高锰酸盐预氧化能是氧化和新生态水合二氧化锰吸附的协同作用。 高锰酸钾对水中浮游生物有显著影响，一高锰酸钾可使微生物失去运动活性;二是在高锰酸钾作用下，微生物细胞可分泌出生化聚合物。 高锰酸盐复合药剂预氧化处理高污染地水效能机理的探讨 有机物在水中的大量存在使水中的胶体颗粒能够和有机物之间互相作用，在胶体颗粒表面形成一层天然有机涂层(organiccoatin)，溶解性天然有机物由于其高带电性和强亲水性造成颗粒间空间阻碍和双电层排斥作用，阻碍颗粒间的结合;使无机胶体的亲水性增加，负电性增强，因而对水中无机胶体颗粒还起到稳定剂和分散剂的作用.这在水处理中表现为混凝时水中胶体颗粒难以脱稳，过滤时滤料表面易被水中有机物包裹起来，胶体颗粒不易与滤料吸附结合，有可能失去部分过滤功能。高锰酸盐复合药剂预氧化工艺对珠江后航道高污染地表水具有较好的除浊和除有机物效能的原因主要有: 1、高锰酸盐复合药剂预氧化工艺利用其有效的氧化性，通过破坏胶体颗粒表面的有机涂层，降低胶体颗粒表面负电荷和双电层排斥作用!减小颗粒间的空间阻碍，达到有利于颗粒间的碰撞的效果，使水中胶体颗粒易于脱稳，从而达到有利于有机物和浊度降低的效果;通过改变和破坏水中胶体颗粒表面的有机物结构，使混凝剂更加有利于直接和胶体颗粒和被高锰酸盐复合药剂改变结构的溶解性有机物作用，达到强化混凝效果。 2、高锰酸盐复合药剂氧化水中的还原性无机物和有机物产生的新生态的水合二氧化锰具有催化氧化、吸附及架桥联结作用。二氧化锰在许多反应中被用作催化剂，有研究发现，某些有机物在和高锰酸钾开始接触时不发生反应，但放置一段时间以后就会发生反应，说明反应刚开始时速度很慢，随着中间产物二氧化锰的产生，反应速度越来越快，表明二氧化锰具有较强的催化作用:新生态二氧化锰具有表面配位性，其具有巨大的比表面积，有很强的吸附作用;新生态二氧化锰能在水中迅速形成较大分子聚合物，通过表面配位或其他化学作用以及吸附作用与水中带负电的胶体颗粒表面结合，并在胶体颗粒之间起 架桥作用，使水中胶体颗粒相互结合在一起，最终生成大的絮体或发生共沉淀，达到强化混凝除浊除有机物的目的。有研究表明，水合二氧化锰对水中腐殖酸表现出优良的吸附去除效能，腐殖酸分子量越大，水合二氧化锰对其吸附作用越强阁。 3、高锰酸盐复合药剂能够氧化水中的Fe2，、Mn2+使其变成Fe3，、Mn02，这些金属水解物能够和其他的物质一起产生凝聚现象。高锰酸盐复合药剂在破坏胶体颗粒表面的有机涂层过程中，能够对有机物结构产生破坏，释放出Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al2，、Ca2十、M2，、Mn02等物质，这些物质发生水解，能够和有机物、胶体颗粒、藻类、微生物及在有机物、胶体颗粒、藻类、微生物之间产生凝聚现象。有研究观察到，投加高锰酸钾后，投加混凝剂前，能够诱导出水中颗粒凝聚作用;新生态的水合二氧化锰与水中细小纤维有机基质、藻类及其分泌的生化聚合物、细小胶体颗粒等通过吸附架桥作用连接到一起，强化了混凝的凝聚作用。高锰酸盐复合药剂氧化有机物后，通过其中各种成分对腐植酸类物质不同官能团的作用，使其梭基含量比单独高锰酸钾氧化产生的狡基含量增高，使腐殖酸类物质与Fe2，、Fe3，、Ca2，、M2，等离子发生络合，使之溶解度降低和在这些金属的沉淀物或絮体上的吸附倾向增大;高锰酸盐复合药剂氧化腐殖酸后使一些处于介稳态的腐殖酸类物质发生氧化聚合，从而降低其稳定性圈。 高锰酸钾法 1.高锰酸钾的性质 高锰酸钾(KMnO4)能溶于水，与有机物或其它还原性物质混合，可燃烧或爆炸。常用作氧化剂，滴定分析中用于定量银、钡、硫酸及测定铁、矾、锡等。众所周知高锰酸钾是常用的强氧化剂，高锰酸钾作为氧化剂时出现各种不同的情况，它在不同的介质中出现不同的产物，在酸性介质中还原产物为Mn2，，呈粉色;在中性介质中还原产物为MnO2，呈棕黑色沉淀;在碱性介质中还原产物为MnO42一，呈绿色。这是由于在不同介质中，MnO4一都具有一定氧化性，都可与较强的还原剂作用。高锰酸钾具有一定的毒性，使用时应按量使用，防止中毒。 2.对水中藻类和徽生物去除的作用 许多学者研究表明，高锰酸钾能够和水中藻类和微生物产生显著的作用，主要表现在两个方面:1.高锰酸钾对水中的藻类和微生物的生物和运动活性具有显著的氧化抑制作用。当高锰酸钾投量达到0.5mg/L以上时，水中的一些带鞭毛的藻类如隐藻、裸藻都被氧化失去运动活性，某些硅藻如舟型藻、菱形藻等特殊滑翔游动活性也完全受到禁阻。高锰酸钾还使纤毛虫、夹壳虫、挠足虫等的运动活性受到禁阻或氧化完全失活。这些生物失去运动活性后，有利于后续混凝效果的提高。2.在高锰酸钾的氧化作用下，藻类和微生物细胞可分泌出生化聚合物，在高分辨率扫描电镜(SEM)观察到，在高锰酸钾的作用下，藻类细胞向周围介质超量释放生化聚合物参与混凝过程，达到强化混凝的目的。 高锰酸钾处理饮用水存在的问题讨论 1、投加点的选择 一般要求将高锰酸钾尽早投入待处理水中，很多水厂将投加点设在取水头部，这样能使氧化过程充分进行，最大程度地去除嗅味、藻类等，并发挥二氧化锰的凝核作用，提高絮凝和沉淀效果。如果不能在取水口处投加高锰酸钾，至少要保证在快速混合前投加.不要将其与絮凝剂同时投入水中，否则两者发生反应，反而降低处理效果。 2.水处理药剂的投加顺序 各种水处理药剂的投加顺序对强化、净化处理至关重要。很多药剂是不能混合投加的，如铝盐和氢氧化钠，阴离子和阳离子高分子聚合物，氨、液氯和铝盐等。在实际生产中，要求不易混合的药剂至少保证3-5min的投加间隔时间。在高锰酸钾不能单独有效地去除嗅味和色度的情况下，常采取与粉末活性炭联用的方法，在生产中要注意的是:活性炭应在高锰酸钾氧化反应结束后投加，否则两者发生如下反应，这会增加药耗。 KMn04 +3C+H20=4MnO2+2KHC03+K2C03 3.使用安全考虑 高锰酸钾粉末及溶液对操作人员具有一定的危险性。要注意采取必要 的保护，并加强安全教育。高锰酸钾会腐蚀铁质管道。一般要求对钢管等进行涂衬保护或使用塑料管。在决定投加高锰酸钾进行预处理前，要充分考察生产环境，并控制不利影响。 高锰酸钾氧化除藻机理探讨 高锰酸钾能够和水中的微生物及藻类产生显著的作用，许多学者研究表明这首先主要是因为高锰酸钾的氧化作用，主要表现在两个方面:1.高锰酸钾对水中的藻类和微生物具有显著的抑制作用，使藻类运动失去活性;2.在高锰酸钾的氧化作用下，藻类和微生物细胞可以分泌出生化聚合物，这些藻类胞外有机物起到类似于阴离子或非离子型聚电解质的作用。研究表明，当高锰酸钾投量达到0.5mg/L以上时，水中的一些带鞭毛的藻类如隐藻、裸藻都失去活性，某些硅藻如舟型藻、菱型藻等特殊滑行游动活性也完全受到禁阻，高锰酸钾还使纤毛虫、夹壳虫等的活动活性受到禁阻或完全失活，这些生物失去运动活性后，有利于混凝、过滤效果的提高。高锰酸钾对水中微生物的氧化作用，使微生物释放出生化聚合物参与混凝过程，达到强化混凝、过滤的目的。 此外 ， 这 一过程也与氧化产生的新生态二氧化锰的吸附作用有很大关系，高锰酸钾在氧化水中的有机物和还原性物质时，在中性和偏碱性的条件下，能够产生新生态的水合二氧化锰固相物质。二氧化锰属于过渡金属氧化物，由于锰的原子核外层含有d电子和空轨道，因而二氧化锰具有良好的表面活性，二氧化锰的表面具有成键能力，除具有物理吸附能力外，在二氧化锰的表面还可形成更为牢的化学键，吸附能力极强。新生态的水合二氧化锰可以吸附溶解于水中的有机物、吸附胶体颗粒表面有机涂层上的有机物进而吸附胶体颗粒、直接作用于胶体颗粒表面吸附胶体。在扫描电镜(SEM)下观察高锰酸钾对藻类氧化前后的藻类的变化，发现水合二氧化锰吸附在藻类表面，明显改变了藻类的特性，增加了藻类的比重，改善了藻类的沉降性能，从而有利于沉降和过滤的去除。二氧化锰的吸附作用可以促进和加快絮体的形成和长大，有利于混凝和后续工艺对有机物和浊度的去除。 pH值对氧化效果的影响 pH值能直接影响水中胶体颗粒和藻类的电荷和电量，控制混凝剂水解产物的类型、浓度和电荷，决定金属氢氧化物在水中的溶解度等。pH值是控制水中化学反应动力学的一个条件，决定混凝剂的水解速率。大多数氧化剂的氧化能力都受到pH值的影响，pH值不同，其氧化作用及氧化产物也不相同。本实验通过改变氧化反应的pH值来确定氧化剂氧化的最佳条件。 高锰酸钾加药系统的自动控制 陈立魁 (北京市自来水集团，北京100085) 摘要:本文针对第九水厂密云水库水质因藻类大量滋生，致使水体产生嗅味，采用高锰酸钾预氧化技术去除原水嗅味的水处理工艺，概要介绍了利用现有日本横河CENTUM一 XL和OENTUM—CS5000监控系统，实现高锰酸钾预氧化水处理工艺过程的自动化控制。 关键词:高锰酸钾 自动控制运行效果 1前言 北京市第九水厂是向市区供水的一座大型地表水厂，其原水主要取自密云水库。水厂的设计净水能力为150万m ,d，约占市区供水能力的52,。 早几年的密云水库，污染指数为0(577，属清洁水源。但由于连年干旱，水库水位持续下降，自2002年9月中下旬，出现水华现象，水质富营养化加剧，致使净化后的出厂水嗅味增加。 经专家确认，造成密云水库出现水华现象的原因，主要是蓝藻大量繁殖的结果。蓝藻可以分泌出土味素(Geosmin)和二甲基异茨醇(2-MIB)等致嗅物质，从而使水体出现嗅味。虽然对人体无害，但会严重影响饮用水的感官，故必须去除。在自来水集团的直接领导和有关部室的指导下，第九水厂集中技术力量，在较短时间里进行了较深入的研究和实验，采用高锰酸钾预氧化方法去除原水嗅味，取得了良好的效果，并运用到生产工艺中。此次采用高锰酸钾预氧化方法去除原水嗅味的水处理工艺，在北京属初次使用。本文重点介绍高锰酸钾预氧化水处理工艺投加系统的组成及高锰酸钾投加量的控制方法。 2高锰酸钾投加系统组成 2(1系统组成 高锰酸钾预氧化工艺的投加系统主要由药剂制备和药剂投加两大部分组成。药剂制备的设备由一个容积为lOm 的溶药罐、搅拌机、进水电磁阀、液位开关、固体高锰酸钾注料斗、排空阀、溢流管等部分组成。药剂投加部分的设备包括输药泵、加药罐(10m,,个)、液位开关、出药Y型过滤器、加药泵进药电磁阀、隔膜式加药计量泵、阻尼器(均流器)、压力表、背压止回阀、安全阀，以及排空阀、溢流管等组成。如图l所示。图1只给出单线图。在实际系统中，配置了两套输药泵、两套加药罐和三套隔膜式加药计量泵。 2(2投加点的选择 由于采用高锰酸钾预氧化法水处理工艺，故将高锰酸钾药剂的投加点选在了密云、怀柔两个取水厂。因原工艺设施中未预留投加高锰酸钾药剂的加药点，为尽快去除因密云水库水质恶化造成的自来水嗅味，又避免对原工艺设施作较大的改动，我们对原预加氯点进行了改装，利用原有的氯扩散管设备投加高锰酸钾溶液。这样处理，即抢到了时间，节省了资金，还保留了再采用预加氯的工艺条件。 3控制系统的一般要求 3(1控制层次 本控制系统分为现场电动控制和计算机控制两级: (1)现场电器控制盘电动控制(下级)以现场被控设备的电控盘划分界面，定义为“现场电控”操作，称为“下级”。 (2)计算机监控(上级); (3)所有电器设备的继电保护由现场电器自行完成。监控系统只负责对被控设备进行监视、控制、故障报警。 (4)操作场所选择开关 操作场所的选择，通过设在现场控制盘上的“现场,远方”转换开关完成。在操作“现场,远方”转换开关的过程中，不允许出现对现场 运行设备的扰动(无扰动切换)。 3(2系统运行操作方式 系统运行操作分为两种方式: (1)现场僦地)操作 运行人员在现场电控盘上，将“现场,远方”转换开关选择“现场”位置，通过现场盘上的控制按扭对设备进行启,停控制。 (2)计算机操作 当现场电控盘上的“现场,远方”转换开关选择“远方”位置后，在计算机侧的操作也分为两种: a(计算机CRT“手动”操作运行人员在中控室操作站上，通过鼠标选择某台设备为“手动”操作方式，运行人员监视CRT画面，对设备进行启,停控制。称作“CRT屏幕监视，操作计算机远控”。简称CRT“手动”。 b(计算机“自动”操作 运行人员在中控室操作站上，通过鼠标选择某台设备(或某组设备)为“自动”操作方式，系统将根据运行人员设定的工艺参数，自动完成现场设备的启,停控制或调节控制。 3(3控制原则 (1)下级优先 当控制场所选择为“现场”时，计算机系统只对现场设备的运行工况进行监视，无权进行控制。当选择“远方”控制时，允许计算机系统对现场设备进行控制。在现场盘只允许进行紧急停机操作。 当被控设备退回“现场”控制时，在计算机侧操作控制该设备，系统弹出报警窗口，提示“禁止操作!控制权在现场。”。 (2)设备的分组控制 设备的分组控制，是指某几台设备之中，只要有一台设备故障或退到现场控制，这几台设备便要全部退出系统。这时，将这些设备的控制分在一组进行监控。简单的方法是，将这些设备的“现场,远方”信 号串接起来送计算机系统。优点是，不仅减少了信号的数量、减少了电缆用量，节省投资，方便维护检修，也使控制应用软件得到简化，可进一步提高系统的安全性。 (3)现场设备故障情况的处理 当现场单体仪表、被控设备发生故障，且计算机系统正常时，计算机系统报警，并提示处理方式。但不进行复杂的判断和自动故障处理。系统停留在发生报警时刻的状态。由运行人员决定是否将现场设备退回现场操作。 (4)全自动运行时现场设备故障情况的处理 当设备运行选择计算机“自动”方式时，现场设备发生故障，计算机侧出现任何报警信息，计算机系统自动退回CRT手动方式运行，维持现场报警时刻的运行状态，并自动记录。对报警信息的处理由运行人员决定。 4高锰酸钾的投加控制 原水中投加高锰酸钾的主要目的是去除水中藻类产生的异味。通常将固体高锰酸钾加水稀释为2,5,浓度的溶液，投加量一般控制在0(5mg,l左右。第九水厂密云取水厂现有的CENTUM- XL监控系统，怀柔取水厂现有的CENTUM-CS3000监控系统(均为日本横河产品)，故可利用实有的自控系统便可实现高锰酸钾药剂投加的自动控制。 4(1药剂配置 由于高锰酸钾为粉剂药品，当溶药液位罐下降到设定的下限值(0(35m)时，提示运行人员将一定量的粉剂药品通过药斗加入溶药罐，启动注水控制系统。故属于半自动控制。高锰酸钾是易溶干水的化合物。根据工艺要求，高锰酸钾液体的配置浓度为2(5,。计算公式如下: 高锰酸钾配置浓度 ,高锰酸钾药剂,(高锰酸钾药剂，水) ×l00, 在实际操作中，是将加水量转换为溶药罐的液位高度控制配药浓度 在确认一定量的高锰酸钾粉剂已倒入溶药罐后，便可启动注水(注入液位高度1(6m)、搅拌(连续搅拌30min)控制程序，完成药剂的配置 工作，备用。1(9m为溶药罐溢流报警液位。 当现场电器控制盘上的“现场,远方”转换开关切换到“现场”位置时，操作人员也可以按操作顺序，完成药剂的配置工作。 4(2加药罐的切换控制 本系统设置了两个加药罐，互为备用。控制对象:输药阀、输药泵(2)、加药罐(2)、加药罐出药阀(2)。 加药罐切换顺控过程:当在用加药罐的液位下降到设定的下限值(0(7m)时，系统自动打开备用加药罐的出药阀，确认阀全开后，关闭在用加药罐的出药阀。 加药罐切换完成后，打开溶药罐出药阀、启动一台输药泵向用空的加药罐输药。当加药罐液位上升至1(9m时，关输药阀、停输药泵。加药罐备用。 两台输药泵互为备用，交替运行。 4(3加药计量泵控制 共设有3台加药泵，两用一备。每台加药泵的出药口配置一个电动球阀。 4(3(1高锰酸钾投加量控制 控制方式采用流量比例开环控制，原理如下图2所示。 例如:取水量为20，000m3,h，加药注入率为1(0mg,1，药液浓度为2(5,，则: 高锰酸钾投加量=(,万×,mg/l)/2.5%×1000=800(L,h) 在实际控制时，是将加药量换算为与计量泵流量对应的转速。即通过调节计量泵转速控制高锰酸钾投加量。 如计量泵驱动电机的额定转速no?1500 rpm，计量泵的最大加药能力Qo=1，000L,h，则投加量q=800 L,h时，计量泵的转速N为: N=(q×no),Q0 ?1200rpm 计量泵变频装置的控制信号为DC4,20mA模拟信号，则每mA电流可控制计量泵转速约为93(75转。当计量泵驱动电机转速为1200 rpm时，控制系统输出的控制电流约为16(8mA。 4(3(2计量泵的启停控制 由于计量泵为容积式隔膜泵，启动时不允许泵的进出口有堵塞，它与一般卧式离心泵开泵时“先开泵，后开阀”，停泵时“先关阀，后停泵”的控制顺序不同。故在启动该类型计量泵时，需先打开计量泵的进出药阀，确认后，再启泵。停泵时，先停泵，后关阀。以避免启停过程中过压损坏隔膜。设在计量泵出口侧的安全阀，实质上是一个压力控制阀，当加药管路上发生堵塞超压时，该阀打开将压力释放，达到保护计量泵的作用。 4(3(3对高锰酸钾投加系统的监控功能 与对其它工艺设备的监视、报警功能类似，主要包括: (1)怀柔、密云取水厂控制站计算机各增加一幅“高锰酸钾投加系统监控图”; (2)在监控图上显示溶药罐、加药罐实时液位及各个泵、阀的运行状态; (3)显示各设备的故障、上下限报警(变色闪动、音响、事件打印等); (4)操作记录、设备运行时间记录; (5)加药控制参数的设定、修改; (6)设备的启停控制，输药、配药环节的连锁控制;等等。 5结束语 虽然利用高锰酸钾预氧化水处理工艺很好地解决第九水厂原水嗅味问题，但由此引起的，如滤池反冲洗周期缩短、反冲洗时间加长，以及反冲洗排水量大造成污泥处理系统浓缩池负荷过重等一系列后续工艺处理问题，还有待我们进一步研究如何利用现有设施使之得到妥善解决。尤其是在工艺设施格局已定的条件下，利用现有的自动化设备和系统，优化工艺系统运行，进一步发挥“科学技术是第一生产 力”的作用，更是我们创新的亮点 高锰酸钾及其复合药剂在水处理中的应用 李 想，吴耀国，聂国庆，刘志涛 (西北工业大学应用化学系，陕西 西安 710072) 摘 要:评述了高锰酸钾、高锰酸钾复合药剂及高锰酸钾及其复合药剂与其它方法联用工艺在水处理中应用的研究进展，发现高锰酸钾及其复合药剂在去除有机污染物、除藻及藻臭、除色度及浊度、除重金属离子以及强化预氯化消毒方面的诸多优异表现，为高效、经济的氧化剂，在水处理中具有广阔的应用前景。 关键词:高锰酸钾;高锰酸钾复合药剂;水处理 中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:1000–6613(2007) 12–1712–05 高锰酸钾是一种强氧化剂，将它用于水处理，具有投资小、使用方便等优点。20 世纪80 年代以来，我国科学家将其应用于去除饮用水中的微量有机污染物、水中的致突变物质、氯仿前质以及氧化助凝等，获得良好效果。高锰酸钾复合药剂是在高锰酸钾基础上发展起来的一种新型、高效的氧化剂，是将高锰酸钾与某些无机盐复合而成的，并通过控制一定的反应条件，促进高锰酸钾氧化还原稳态中间产物的形成，从而强化对有机物的氧化和吸附等功能。 1 高锰酸钾在水处理中的应用 1.1 饮用水处理中的应用 (1)强化预氯化消毒 预氯化是目前应用最广泛的预氧化技术之一，其在控制嗅味、防止细菌和藻类繁殖等方面非常有效。但当受污染水中有机物含量高时，氯与原水中有机物作用，大部分预加氯被消耗在氧化还原性物质上，一方面使其消毒效能下降，不利于处理工艺多级屏障作用的发挥;另一方面生成较多的三卤甲烷(THMs)等致癌副产物，在后续工艺中难以去除，使出水的化学安全性降低。但目前完全取代氯化处理比较困难，因为水中余氯对消毒水的保护作用是其 它消毒工艺所不具备的特点。为了保障饮用水的卫生安全性，强化预氯化工艺的消毒性能十分必要。 高锰酸钾预氧化强化预氯化不仅可达到消毒目的，还能降低THMs 生成量。同时，高锰酸钾被分解残留于水中的主要产物仅为K+。杨艳玲等通过氯与高锰酸钾联用，试验研究了灭活受污染水中微生物效能及控制THMs 生成，得出结论:高锰酸钾与氯对指示微生物具有协同灭活作用，两者联用预处理可提高饮用水的微生物安全性;与投药总量相同的预氯化工艺相比，联用预处理虽在消毒效能上相当，但能够减少近60,的THMs副产物生成量。他们还发现，与氯胺联用降低总大肠菌群和细菌总数的效果更好。在通常的高锰酸钾投量范围内(,2 mg/L)，与氯胺联用可降低THMs 生成量，提高了处理后水的化学安全性及微生物安全性，因而提高了处理出水的卫生安全性。 (2)去除微量重金属 水体中重金属对居民身体健康构成潜在威胁。如何有效地去除饮用水源中的重金属污染物是给水处理中重点解决的问题。许多学者尝试使用高锰酸钾，取得了一定的效果。中性pH 值条件下，水中Mn2+可被迅速氧化成MnO2，使高价固态的锰氧化物可经混凝沉淀而被去除，即去除水中的二价锰离子。同时中间价态产物的新生态水合MnO2 既具有一定的催化氧化性，又具有较大的比表面积及很小的溶解度，且有一定的吸附性，也可去除部分锰离子。杨开等实验发现，KMnO4 氧化法在低投量(0.5,1 mg/L)情况下不仅有较好的除锰效果，可将出水锰含量控制在0.05 mg/L 左右，而且对氨氮及有机物等都有一定的去除作用，同时KMnO4 预处理还能在一定程度上改善混凝沉淀性能，并降低氯耗。马军等试验结果表明，高锰酸钾在氧化过程中被还原为胶体MnO2，在混凝剂作用下形成密实絮体，通过沉淀与过滤而被分离去除。在通常给水处理条件与高锰酸钾投量范围内，可保证滤后水剩余锰浓度较低，满足国家生活饮用水卫生标准。通过生产性试验，袁德玉等证明，投加高锰酸钾降低地表水中锰含量，可以在不改变原有生产工艺的条件下达到对微污染水多种处理的目的，同时能减少工艺中混凝剂量，降低生产成本。利用KMnO4 氧化能力和MnO2 吸附性能还可去除水中的As(?)和微量 Pb(?)。刘锐平等[实验考察KMnO4 对FeC13 去除As(?)效能的影响，发现投加KMnO4 可显著提高FeCl3 共沉降除砷效能。其中KMnO4 的氧化作用是强化As(?)去除的主要因素，而KMnO4 的还原产物水合MnO2 对As(?)也具有一定的去除能力;并且pH 值变化及天然有机物对KMnO4- FeCl3 共沉降除砷工艺的除As 效果影响较小。该工艺在不同水质条件下均表现出良好的除As 效能，是强化去除水中As(?)，保障安全饮用水供给的有效方法。马军等试验结果表明，因还原产生的新生态水合MnO2 对Pb(II)的吸附作用，高锰酸钾预处理在较宽的pH 值范围内有良好的除Pb(II)效果。 1.2 染料废水处理中的应用 我国染料工业因其流程长和产品收率低，色度和COD 污染尤为严重，常规生物法对色度的去除效果往往不佳，需开发高效和廉价的脱色手段。高锰酸钾成为一种选择。Xu 等研究了高锰酸钾对10 种染料废水的脱色效果，发现高锰酸钾能在30 min 内有效脱色，且脱色处理可以在室温下进行，效率大约为85%，但是总有机碳并不能够被完全降解。蔡冬鸣]及徐向荣等也发现，高锰酸钾能较好地去除染料废水的色度，且脱色反应的最佳pH 值应小于1.5。虽较低的pH 值和较高的高锰酸钾投量可以提高脱色率，但对有机物的降解不彻底。 2 高锰酸钾复合药剂在水处理中的应用 高锰酸钾复合药剂(PPC)是在高锰酸钾基础上发展起来的一种新型、高效的氧化剂，是将高锰酸钾与某些无机盐复合而成的，并通过控制一定的反应条件，促进高锰酸钾氧化还原稳态中间产物的形成，从而强化了该药剂对有机物的氧化、催化和吸附等功能。 2.1 去除有机物 受有机物污染水中，胶体表面电荷密度相对较大，难以脱稳，因而多数情况下即使添加某些高分子助凝剂，仍难以取得良好的混凝效果。近年来的研究发现，PPC 预氧化具有强化脱稳、增大絮体尺寸和加快沉速等作用，还可有效去除水中微量有机污染物，降低水的致突活性。PPC 对有机物的去除，除了有高锰酸钾的氧化作用及新生态水 合MnO2 的吸附和催化氧化作用外，高锰酸钾与其它组剂的协同作用也不可忽视。PPC 具有远远高于单纯高锰酸钾的除污染效果，证明了复合药剂中高锰酸钾和其它组分存在着一定的协同强化作用。 (1)降低高锰酸钾指数 近年来监测表明，我国水体已普遍受严重污染，而且受污染类型多为有机污染。有机污染物能黏附于水中胶体颗粒表面，提高胶体稳定性，阻碍胶体的沉降脱稳，影响常规混凝工艺的处理效果。因此，用氧化剂进行预处理是强化混凝去除有机污染物的行之有效的方法。有学者提出用PPC 强化常规混凝技术，取得了很好的效果。陈忠林等研究PPC 强化混凝降低水中高锰酸钾指数的效能，发现PPC 能显著强化混凝作用，但强化混凝效果与投加方式有关。对试验水厂原水而言，PPC 在硫酸亚铁混凝剂之后投加的混凝效果最好。投加PPC 强化处理使混凝曲线向下移动且向两极张开，拓宽了最佳混凝剂投量范围，提高了系统的抗干扰性或抗冲击性。章琪等试验结果显示，PPC 预氧化工艺和Cl2 与活性炭联用工艺都能稳定降低高锰酸钾指数，且能效高于常规处理工艺。但是PPC 预氧化10 min 后高锰酸钾指数即可比常规处理效果的低13%，而Cl2 与活性炭联用工艺则需60 min 才可达到此效果，表明PPC 预氧化速度优势明显。 (2)去除酚类物质 酚广泛存在于水体中，是水中常见的有机污染物。在有氯情况下，酚能与氯结合形成氯酚，使水体产生强烈难闻的刺激性气味。另外，混凝在传统给水工艺的混凝阶段，水中的苯酚会包裹在一些胶体颗粒表面，阻碍胶体颗粒的凝聚脱稳，从而使常规的混凝处理效果降低。PPC不仅能通过去除臭味前质苯酚而控制氯化过程中酚臭的产生，而且在氯化酚臭产生后也能很好地将臭味去除。张锦等实验发现，增加PPC 投加量和延长预反应时间都能在一定程度上提高整个反应过程对苯酚的去除率。在PPC 投加量为3 mg/L 时，苯酚去除率可比单纯聚合氯化铝混凝提高70%以上。她还指出，受2,4-二氯酚中氯取代基的影响，PPC对2,4-二氯酚的作用效果要弱于苯酚的，去除率比苯酚低。但PPC 投量增加至一定值时(如5 mg/L)，PPC 对2,4-二氯酚的去除效果基本与对苯酚的相同。即相对较高投 量的PPC，其较强的作用能力可能抵消2,4-二氯酚中氯取代基的氧化阻碍作用。而且在相同PPC 投量下，如果适当延长反应时间，也能提高PPC 对2,4-二氯酚的去除效果，达到与苯酚基本相同的作用效果。 2.2 除藻及藻臭 当前普遍采用的除藻方法是预氯化工艺。尽管预氯化可以强化除藻的效率，但在氯化过程中氯与水中较高浓度的有机物作用生成THMs 等有害副产物，此工艺的使用受到越来越多国家限制。一些发达国家采用臭氧化除藻效果虽好，但投资太大，运行成本高，难于在发展中国家推广。高锰酸钾是一种常见的氧化剂，大量试验发现，高锰酸钾与其它一些药剂相复合，可以拓宽其净水功能。石颖等试验发现，相同投量的PPC 的沉后除藻率比预氯化提高14%，滤后除藻率提高39%，还可以显著降低UV254 值。其可能原因为PPC 中一些复合药剂在高锰酸钾完成氧化作用的同时，通过压缩双电层电性中和、吸附架桥以及沉淀物卷扫作用更为有效地辅助高锰酸钾的氧化作用，从而达到提高除藻效能的作用。陈忠林等[28]以颤藻作为研究对象，利用以PPC 为主的系列预氧化剂的强氧化性和助凝作用，研究对藻类及由其产生嗅味的去除效能，结果显示:KMnO4 预氧化与预氯化联用及单投PPC强化混凝除藻的效果都较好。程真文[29]实验发现，在一定范围内PPC 的投加量和它的除藻效率成正比关系，增加预处理中PPC 的投量，不断降低沉后水和滤后水中藻类含量。陈卫等也认为，PPC 的强化混凝能有效地去除蓝藻和色度，拓宽混凝剂最佳投加量范围，提高系统的抗干扰及抗冲击能力。 臭味是由水中藻类及其代谢物产生的，源于藻类胞外有机物。藻类主要通过被动释放和自体分解两种方式向水中传递臭味物质，使处理后水中产生鱼腥臭味。PPC 除臭是利用其各组分间的协同氧化作用使得臭味物质分解，并与复合药剂中某些成分结合得到去除，同时新生态水合MnO2 对有机物有一定的吸附氧化作用，因而使水中臭味物质降低。另外，臭味物质是微量的且有很好的均匀分散性，PPC 溶解投加到水中后也有很好的均匀分散性，可对微量臭味物质进行充分的氧化或吸附去除，因此除臭效果显著。 陈忠林等实验发现，PPC 各组分间的协同作用是其具有显著除臭效果的关键，PPC 投加量在1,2 mg/L 即可控制出水鱼腥臭味在0,1 级，达到饮用标准。他们还实验研究PPC 对颤藻产生臭味的去除效能，结果显示:单纯混凝对臭味没有去除，而Cl2 + PAC(聚合铝)、KMnO4 + Cl2 + PAC 等处理方式不仅未能使臭味得到去除反而使之增加。这可能是因Cl2 及其氧化产生的氯代物引起的臭味增加，KMnO4 +PAC 处理方式使得原水臭味降为2级，PPC + PAC、PPC + Cl2 + PAC 处理方式去除臭味效果最好，到1 级以下。 2.3 去除微污染水的色度与浊度 水体受到污染，一般伴随着有机污染物、氨氮、藻类、嗅味等污染指标的增高，同时水厂出厂水的浊度居高不下，色度逐年上升，也是原水微污染的重要表现。如何强化微污染水的浊度去除效果、降低出厂水中的色度，对微污染原水进行深度处理，进一步改善供水水质是许多水厂面临的重大水质难题之一。因此，许多学者围绕PPC 预处理对水中的色度和浊度进行了研究。许国仁等实验发现，PPC 预处理对水的色度和浊度的去除效能较高，并对聚合硫酸铁、PAC 混凝和除色都有较好的强化作用。陈卫等研究了PPC 对太湖水色度强化混凝的去除效能。实验表明，PPC 的强化混凝可强化过滤对色度的去除作用，明显提高含藻水的色度去除率;与单纯投加PAC 相比，强化了PAC 小投加量时的除色效果，可以节省混凝剂;并且，PPC 的强化混凝作用不受pH 值的影响，解决了常规水处理除浊与除色对pH 值要求的矛盾。张锦等分别使用PAC和硫酸铝为混凝剂进行混凝实验，并与PPC 预处理的强化混凝效果进行对比。结果表明，PPC 对硫酸铝和PAC 混凝处理均有较高的强化效应。另外，使用PPC 预处理可降低混凝剂投量，降低制水成本，因此具有较高开发应用前景。 3 高锰酸钾及PPC 与其它方法的联用 近年来，高锰酸钾在去除水中微量有机污染物、控制氯化消毒副产物及助凝等方面的研究取得重要进展，逐渐地成为一种具有高效低耗特征的除微污染技术。如何进一步强化高锰酸钾除微污染效果，拓宽除微污染范围，适应不同的受污染水质，对于该技术的进一步发展 有重要意义。鉴于此，研究人员提出高锰酸钾预处理技术与其它处理技术联用的概念。通过联用做到优势互补，进一步强化高锰酸钾的除微污染作用，可在不增加大的投资情况下高效地去除水中污染物。 3.1 与粉末活性炭联用 高锰酸钾预氧化技术和粉末活性炭吸附技术以其各自简便、经济和实用的特点，已经被成功地应用于饮用水处理工艺中。高锰酸钾与粉末活性炭联用具有互补性。高锰酸钾预氧化可以改善活性炭的吸附特性，粉末活性炭能够吸附部分有害的氧化中间产物，使饮水更加安全可靠;同时粉末活性炭还能够使水中剩余的高锰酸钾还原，避免因过度投加高锰酸钾而造成水中总锰浓度过高。姜成春等发现，高锰酸钾预氧化具有强化粉末活性炭吸附效能的作用，且去除有机污染时具有协同效应，即两者联用时除污效果大于两者单独使用效果之和。黄廷林等以黄河原水为研究对象，通过中试实验模型研究粉末活性炭与高锰酸钾联用的强化处理效果，发现:联用时有机物去除效果明显好于高锰酸钾、粉末活性炭单独应用时的;粉末活性炭在不同投加点投加时，联用可在一定程度上削弱因投加粉末活性炭所产生的对气浮出水浊度的负影响，且随着高锰酸钾投加量的增加，削弱作用越明显。池秀静等经过系列实验发现，采用PPC 与粉末活性炭联用的组合工艺，对水中COD、NH3-N、NO2-N、总锰、总铁、四氯化碳生成势、氯仿、大肠菌群、细菌等均有显著的去除作用，处理效果优于预氯化、单纯PPC。刘成等实验表明，高锰酸钾与粉末活性炭联用具有强化去除有机污染物的效能，对处于低温低浊期的黄河水具有强化絮凝作用;且高锰酸钾与粉末活性炭的投加顺序对低温低浊水混凝效果有一定程度的影响。 3.2 与臭氧联用 臭氧化会使水中生物可同化有机碳(AOC)和可生物降解溶解性有机碳浓度升高。原水中含有溴离子的情况下，臭氧化会产生溴酸盐问题，还会导致水中醛类和酮类等有害物质的增加，尤其是甲醛。鉴于臭氧化助凝效果的不确定性，采用其它试剂强化臭氧化助凝是很必要的。高锰酸盐预氧化的助凝效果已经被研究结果所证实，而且其本身 也是一种氧化剂，可以对臭氧化起到有益的补充作用，利用两种氧化剂之间的优势互补作用，可以减少臭氧化过程中所产生的副产物。马军等研究表明，单纯的混凝沉淀对甲醛的去除率仅约为25%，而其前投加高锰酸盐氧化后，甲醛去除率明显升高，合理的投量还有助于AOC的去除，并且复合氧化可以明显地减少溴酸盐和甲醛的生成。相比臭氧单独氧化，复合氧化不仅能提高对浊度的去除效果，而且更能适应原水水力和水质条件在较大范围内的变化。 4 结 语 近年来，将高锰酸钾及其复合药剂用于去除水中有机污染物、除藻及藻臭、除色度及浊度、除重金属离子及强化预氯化消毒等方面取得了较好的研究成果，证明高锰酸钾及其复合药剂在水处理中具有较高的应用价值。应用PPC 的最大优势是可利用现有的水净化设施，在不增加水加工工艺组分、不增加生产过程副产物的情况下，生产出合格的水产品，因而该技术具有广阔的应用前景。在应用高锰酸钾及其复合药剂时，必须确定最佳投量，如果投加过量，则可能导致出水色度增加，而且还可能增加水中Mn2+的含量。因此，从水质安全角度考虑，应用高锰酸钾及其复合药剂时，需试验确定其最佳投量。高锰酸钾及其复合药剂与其它方法联用，可以起到优势互补作用，强化水处理效果。但关于两者与其它方法联用方面的一些基础性问题尚需进行一些深入的探讨，如联用时两者的协同作用机理以及投加量、投加点的确定等。 PPC替代高锰酸钾和臭氧处理微污染原水研究 秦庆东 ， 马 军 ， 查人光 ， 沈莉萍 ， 王 春 (1(哈尔滨工业大学市政环境学院，黑龙江哈尔滨150090;2(嘉兴市嘉源给排水有限公司，浙江嘉兴314000) 摘要: 比较了高锰酸盐复合药剂(PPC)预氧化与高锰酸钾、臭氧联合预氧化处理南方某水厂微污染原水的效果。生产性试验结果表明，PPC处理出水水质与高锰酸钾、臭氧联合处理的出水水质相近，其中TOC指标和Ames试验结果较后者有所改善。经计算，用PPC替代高锰酸钾和臭氧进行预氧化可节省制水费用约0(016元,m,。因此，用PPC预氧化替代高锰酸钾和臭氧联合预氧化是可行的。 关键词: 微污染原水; 预氧化; 高锰酸盐复合药剂; 臭氧; 高锰酸钾 中图分类号:TU991(2 文献标识码:A 文章编号: 1000—4602(2007)07—0032—04 南方某市水厂的原水取自京杭大运河，由于上游工业废水和生活污水的排人，其污染较重，于是在2004年1月增加了臭氧一生物活性炭深度处理工艺，出厂水水质有所改善。该水厂目前采用高锰酸钾和臭氧联合预氧化技术，效果虽好，但投资大、管理不方便。已有的研究表明，高锰酸盐复合药剂(PPC)预氧化具有强化混凝和过滤的功效，可提高对浊度、色度、藻类、嗅味、有机物和致突变活性物质的去除效果，并能降低卤仿生成量和混凝剂的用量 。基于此，笔者进行了PPC预氧化取代高锰酸钾和臭氧联合预氧化处理微污染原水的生产性试验，以期在保证出厂水水质的条件下降低水厂的运行费用。 1 试验部分 1(1 原水水质 2004年5月一6月进行试验，原水水质见表1。 由表1可知，原水水质波动较小，但有机物污染较严重，属于?类水质。 1(2 工艺流程及试验方法 该水厂分为一期、二期工程，一期工程的设计制水量为5×10,m,,d，实际制水量为3×10,m, ,d，二期工程的制水量为10×10,m,,d。试验中，二期工程按现有工艺运行，对一期工程则用PPC取代高锰酸钾和臭氧作氧化剂，具体流程如图1所示。将氧化剂投加在管道混合器前端，根据小试结果，确定PPC投量为1(5 mg,L，管道内接触时间为15 S;高锰酸钾和臭氧投量分别为1(5 mg,L和1(0mg,L，由于受工艺条件的限制，两者在管道内的接触时间也是15 S。两期工程的 混凝剂投量均为30mg,L。一期工程的滤池采用水反冲洗，二期工程的滤池采用气水反冲洗。由于两期工程的常规处 理进水均来自生物预处理池，所以取预处理出水、沉后水和滤后水进行水质分析，其中Ames测试委托复旦大学环境卫生教研室进行检测。 2 试验结果和讨论 2(1 预氧化对常规指标的去除效果 采用两种预氧化工艺后各工段的出水水质如表2所示。 由表2可见，当采用PPC预氧化时其沉后水浊度低于高锰酸钾和臭氧联合预氧化的，这可能是由于一期平流沉淀池的运行负荷较低所致;一期滤池的过滤效果不如二期的，但两者的滤后水浊度相差较小(为0(07 NTU)，这可能与一期的滤池采用水反冲洗，而二期采用气水反冲洗有关，即经水反冲洗后滤层中还含有杂质，造成截污能力低。综上所述，PPC预氧化取代高锰酸钾和臭氧联合预氧化对除浊效果没有明显的影响。对于色度的去除，经 高锰酸钾和臭氧预氧化后其沉淀池出水色度较高，原因是臭氧预氧化降低了对高锰酸钾的利用率，使高锰酸钾剩余较多(二期沉淀池出水中的锰含量比一期的高)。但是两者的滤后水色度均在国家标准值以下。另外，两种预氧化方法对嗅味的去除效果相近。PPC预氧化以及高锰酸钾和臭氧联合预氧化对有机物均具有良好的去除效果，就整个系统而言，投加高锰酸钾和臭氧后对CODMn 的去除率较投加PPC的提高了约2(6,，相差不大。对于Uv254的去除，高锰酸钾和臭氧联合预氧化有一定的优势，对Uv254的总去除率达到了83(6, (PPC预氧化的为72(1,)，说明臭氧预氧化能有效去除水中含有双键的有机物。对于TOC的去除，PPC的助滤效果比高锰酸钾和臭氧的助滤效果好，经砂滤后对TOC的去除率分别为50(15,和41(6l,。这是因为臭氧预氧化使水中大分子有机物的分子质量降低、分子极性增加，从而更容易溶解于水中，或者由于臭氧预氧化使絮体表面正电荷密度下降，致使大分子有机物在絮体表面的吸附量降低，从而阻碍了对有机物的去除 。 另外，高锰酸钾和臭氧联合预氧化会使沉后水中的氨氮浓度升高，这是由于臭氧在氧化有机氮时释放了氨氮所致。同时也可看出，一期滤池的生物作用没有二期滤池的强，这与滤池的反冲洗方式及溶解氧含量有关。溶解氧含量高则滤池的生物作用强，对氨氮的去除率升高。但是对于有深度处理工艺的水厂来说，过早地去除氨氮对后续的臭氧一生物活性炭工艺并不一定有利，同时还增加了预氧化剂耗量。对于铁、锰的去除，两种预氧化工艺滤后水中的铁、锰含量均在0(05 mg,L以下，表明两种方法对铁、锰均有较好的去除效果。 2(2 Ames试验结果 Ames试验选用灵敏度较高且带R因子的TA98和TA100菌株，用平皿掺人法对浓缩水样进行测试。TA100主要用于测试碱基置换型致突变物质，而TA98则主要反映移码型致突变物质。试验中选择不加与加s9(大鼠肝脏微粒体酶系)来活化系统，检测水样中是含有直接致突变物质还是含有间接致突变物质。菌株由美国加州大学Ames实验室提供，经四步法鉴定为合格。阴性对照用DMSO，阳性对照选用公认的有致突变作用的物质:对于非活化(不加s9)者，TAIO0选用SA，TA98选用2，7一AF;对于活化(加s9)者，TA100和TA98均选用2一AF。致突变性的大小用诱发回变率(MR)值来表示，MR值越大则说明该样品的致突变活性越高。试验结果见表3。 由表3可见，水样在加与不加s9的情况下均不能使TA100菌株的回变菌落数明显增加，说明水样中不含碱基置换型致突变物质;而一期砂滤出水和二期砂滤出水中不论是否投加s9均能使TA98菌株的回变菌落数明显增加，且都有明显的剂量一反应关系，表明两种工艺的滤后水中既含有直接移码型致突变物质，又含有间接移码型致突变物质。另外，根据线性回归方程可知:对于采用PPC进行预处理的滤后水，使直接移码型致突变物质和间接移码型致突变物质的MR=2时所需的水量分别为1(62/L 1(82/ L，而采用高锰酸钾和臭氧预处理的滤后水，则需水量分别为1(42/L、1(49 /L。这说明，采用PPC进行预处理可降低砂滤出水中移码型致突变有机物的活性。 3 两种方法的经济比较 制备高锰酸钾的原料来源充足，PPC中辅剂的来源也十分广泛，同时PPC的制备也不复杂，易于实现工业化生产和质量控制。PPC产品为固体，可以安全地进行长距离的运输和贮存。PPC的价格相对便宜(为10000 元t)，且用于给水处理时投加量较小，可以保证水厂的正常使用。相比较而言，臭氧的制备工艺复杂，其化学性质不稳定，只能现场制备、现场投加，价格相对昂贵，投加方式也更复杂。高锰酸钾的价格为8000 元t，投量为1(5mg,L;PPC的价格为10000 元t，投量为1(5mg,L。以制水量为1×10, m, 计，则投加高锰酸钾的费用为120元，投加PPC的为150元，同时高锰酸钾还辅助投加了1.0 mg,L臭氧，如不考虑基建和折旧费用，则投加臭氧的费用约为190元，其综合费用为310元。可见，如用PPC取代高锰酸钾和臭氧进行预氧化，则可节约制水成本约0(016元, m3 ，同时两者的出水水质相差不大，即用PPC代替高锰酸钾和臭氧在经济和技术上都是可行的。 4 结论 ? 投加高锰酸盐复合药剂可以达到与投加高锰酸钾和臭氧大致相同的处理效果，且对TOC的去除效果更好，并降低了氯化消毒副产物的生成量。 ? 采用PPC进行预氧化时，滤后水中移码型致突变有机物的活性比用高锰酸钾和臭氧预处理的低。 ? 高锰酸盐复合药剂预氧化比高锰酸钾和臭氧联合预氧化更经济，可节约制水成本约0(016元,m, 。因此，用PPC代替高锰酸钾和臭氧是完全可行的。 预氧化处理湖泊含藻水研究 袁忆博1 张霄宇2 1、 深圳市布吉供水有限公司2、深圳水务集团深水海纳有限公司 1 藻类对水处理工艺的影响 藻类在湖泊中大量繁殖时，水中会有明显令人不愉快的色、嗅、味， 一些藻类(如蓝藻)在代谢过程中产生藻毒素，严重威胁人、畜健康，有些藻类可引起慢性病(如肝炎)，严重的甚至可以导致死亡。除此之外，藻类还能危害常规水处理过程，主要表现在: 1)藻类一般带负电，具有较高的稳定性，难于混凝;藻类使PH 值增加，在此情况下，投加低分子的铝盐混凝剂难以产生高电荷的水解聚合物，影响藻类、浊质有效地脱稳，故加大了混凝剂的投加量。由于含藻量的变化和藻类的不同，混凝剂的投加量会有很大的差异，投药量的准确把握有一定的困难。 2)藻类转化和降解时，水体中又出现有机物，它们产生嗅、味，使水难于饮用，还难以去除。它们一方面影响水的絮凝过程，另一方面影响氯消毒效果，增加耗氯量，尽管有机物浓度较低，部分有机物常常被吸附到原水中的一些颗粒表面，由此形成胶体溶液或胶质分散体，使得絮凝效果变差。此外，还可以使絮凝剂失去絮凝效果。藻类也是典型的氯化消毒过程副产物前驱物质，在后续消毒过程中与氯作用生成三卤甲烷(THM)，增加水的致突变活性。 3 )藻类比重小，沉淀效果差。 4)藻类会粘附在滤料表面，使滤池过早地堵塞，缩短了滤池运行周期，造成滤池频繁冲洗。 5)藻类可穿透滤池，使处理后的水中仍有色、嗅、味。藻类还会在清水池及配水管网中再度繁殖生长。 综上所述，湖泊、水库中藻类的大量存在，对常规混凝、沉淀、过滤工艺造成了极大的影响，使处理后的水很难达到饮用水标准。由此可见，藻类对常规水处理危害极大。 2 湖泊含藻水的处理方法简介 从前面的分析可知，对于以湖泊含藻水为水源的水厂，采用常规的水处理很难奏效，因而须采用特殊的处理藻类的技术和方法。国内常用的方法主要有预氧化法、气浮过滤法、微滤机过滤法、生物处理法和活性砂絮凝法等。国外近年来使用臭氧氧化活性炭法、高梯度磁分离过滤法及工业超滤膜法。 3 湖泊含藻水处理技术研究 南方某日产量为7.5 万吨的水厂，原水取自水库，该水库是典型的 高色度含藻水。在夏季高藻期，单纯投加聚合铝难以达到效果，絮凝池面漂浮着腥臭的泡沫，絮凝形成的矾花松散，难以下沉。滤池经5 — 6 小时，滤层上部就被藻类堵塞，造成滤层水头损失急剧增加，滤池无法正常进行工作，使得原来每隔12 — 14 小时冲洗一次的滤池，缩短到每隔5 — 6 小时就要冲洗一次。如此短的工作周期既降低了滤池产水量，又增加了冲洗水量，还给操作管理者带来极大不便，即使如此，出厂水质仍难以保证。 为解决藻类问题，该水司结合本厂现状，决定采用预氧化法。 预氯化是目前较为普遍采用的传统预处理湖泊、水库水中藻类的方法。氯作为氧化剂可以改变有机物分子的大小、结构，继而影响有机物在混凝中的作用。研究结果表明，预氯化也带来一些问题，主要是生成有机氯化物，这些物质中有很多致癌、致畸、致突变物质，另外，有报道说预氯化使水中亲水性物增加，这部分有机物不易在后续工艺中去除。所以预氯化虽然可以除藻，但不是一种理想的方法，应寻求一种更理想的预氧化助凝剂。 高锰酸钾作为杀藻剂以控制地表水库水中藻类的研究在八十年代就有报道，现将高锰酸钾应用于该水厂预氧化混凝除藻。 1 )高锰酸钾除藻原理 高锰酸钾与其它氧化剂如氯、臭氧等在水处理反应过程中的主要差别之一是高锰酸钾在与水中各种物质反应后，能产生一新的固相——水合二氧化锰，水合二氧化锰能提高絮凝粒子浓度，与单独投加混凝剂相比，投加高锰酸钾使单位体积水中的絮凝体增加，从而有利于絮凝沉淀。它还有吸附作用，可吸附于藻类表面，明显改变了藻类表面特性，增加藻类比重，改善藻类的沉降性能，从而有利于沉淀和过滤去除。 2)投加高锰酸钾前后效果比较 该水厂平时投加的混凝剂为聚合铝，投药量为5 — 10mg/L，该水厂有一期、二期两套系统，但它们工艺流程相同，故可做平行比较。实验期间，在一期系统混合池中投加高锰酸钾3mg/L和聚合铝10mg/L， 在二期系统混合池中只投加聚合铝10mg/L，记录沉后水浊度、沉后水色度及沉后水藻类去除率，如表一所示。 从表一的实验数据可看出，应用高锰酸钾预氧化强化混凝除藻效果较好，沉后水浊度、色度明显降低，藻类去除率有较大的提高。 3)预投高锰酸钾与预投氯效果比较 a. 除藻、除浊、除色效果的比较下面将对预投高锰酸钾与预加氯对除藻的效果进行比较，记录沉后水质。从图一至图三可看出，应用高锰酸钾预氧化，除浊、除色、除藻效果明显比预氯化要好。 b. 对滤后水UV254 的影响的比较波长254nm的紫外吸光度值是难挥发性总有机碳(N P T O C )和总三卤甲烷生成势(T T H M F P )的一个良好替代参数。紫外吸光度(U V A )间接反映原水中N P T O C 和T T H M F P 浓度，可以用来监控生产运行或预测NPTOC 和TTHMFP的去除率。且有研究表明，U V A 与 C O D C r 、T O C 、B O D 5 等具有显著的线性关系，因而通过UV254 的下降趋势可以推断处理后水中有机物总量的去除规律以及氯仿生成势的降低幅度。图四为预投氯与预投高锰酸钾强化混凝对滤后水U V 2 5 4 的影响。 如图四所示，投加高锰酸钾强化混凝滤后UV254 值有明显的下降，而预氯化后的UV254 值下降的幅度非常小，这说明高锰酸钾能有效地去除含藻水中的T H M 前驱物质。 从以上实验结果可看出，应用高锰酸钾预氧化，除藻效果明显优于预氯化工艺，又可避免预氯化带来的问题。 4 结束语 湖泊富营养化导致了藻类的大量生长繁殖，如何切实有效地解决湖泊含藻水的处理起了高度重视，本文中该水厂应用预氧化处理含藻水，得出高锰酸钾应用于含藻水的处理是非常有效的，对水厂日后的生产具有指导意义。