高锰酸钾投加量对联合工艺处理微污染水影响的试验研究

胡劲召，王 菊，钟筱晴

(1.琼州学院理工学院，海南三亚572000;2.三亚中法供水有限公司，海南三亚572000)

随着我国经济发展和城市人口的日益集中与增加，大量产生的生产生活污水致使众多河流、水库和湖泊水质下降，成为微污染水。我国绝大部分水厂目前仍采用的传统混凝沉淀加氯消毒处理工艺，虽然能起到杀菌消毒的作用，但不能有效地去除以溶解状态存在的微量有机污染物，水中有机物与氯反应产生致癌的多种消毒副产物残留在饮用水中，对人类的健康存在潜在的危害。另外，没有被完全去除的有机物进入管网后，会被管壁上附着的微生物所利用，为细菌的孽生提供营养，它们能够腐蚀管壁，从而使铁和重金属离子溶入水中，造成二次污染。所以，如何有效去除微污染水中的有机物已是一项亟待解决的重要课题。

活性炭自20世纪30年代开始应用于水处理中，粉末活性炭有比表面积大、吸附性能高的优点，对吸附脱除有机污染物有很好的效果［1－5］。高锰酸钾具有很强的氧化性，预氧化水处理技术的研究表明高锰酸钾对微污染水中有机物具有较好的去除效果［6－11］。研究表明［12－13］，粉末活性炭和高锰酸钾两者联用具有互补性，可以充分发挥它们各自的优势，去除和控制微污染水中的致突变物质及其前体。因此，本文就高锰酸钾投加量对粉末活性炭/高锰酸钾联合工艺处理微污染水开展了部分研究工作。

1 试验方法

1.1 原水水质

表1 微污染原水水质

1.2 水质评价项目及方法

选择色度、浊度和耗氧量(COD Mn)作为水质评价指标项目，测定方法按《生活饮用水卫生标准》(GB/T5750－2006)规定进行，耗氧量测定采用酸性高锰酸钾滴定法，浊度测定采用散射法——福尔马肼标准。

搅拌装置采用深圳中润水工业技术发展有限公司生产的混凝试验搅拌机(ZR4－6型)。浑浊度的测定使用哈希公司台式浊度仪(2100N型)

1.3 试验工艺流程

试验中使用的KMnO4标准溶液浓度均为 0.01 mol·L－1;聚合氯化铝(PAC)标准溶液浓度均为20 g·L－1。水处理工艺流程如下:

2 试验方案

2.1 常规混凝沉淀工艺向1L原水中加入2 mLPAC标准溶液，以200 r/min搅拌2分钟后继续以80 r/min搅拌5分钟，静置75分钟后取上清液分别测定色度、浊度和耗氧量。

2.2 粉末活性炭/高锰酸钾联合工艺取六个搅拌杯各装入1 L原水，分别投加15 mg粉末活性炭，以250 r/min搅拌35min;然后在六个搅拌杯中分别加入0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.20 mL 高锰酸钾标准溶液，以 300 r/min搅拌13min;分别投加2 mL PAC标准溶液，以200 r/min搅拌2min，以80 r/min搅拌5min;静置75min;取上清液分别测定色度、浊度和耗氧量。

3 试验结果与讨论

3.1 高锰酸钾投加量对色度的影响高锰酸钾投加量对出水色度的试验结果见图1(高锰酸钾投加量为0时对应常规工艺测定值)。从图中可以看出:(1)从色度测定值大小来比较，常规工艺出水色度测定值明显高于国家生活饮用水标准规定的限值，而联合工艺出水色度测定值都低于国家生活饮用水标准规定的限值;(2)从色度去除率来比较，常规工艺色度去除率只有大约71%，而联合工艺色度去除率最高达到90%，提高了约19个百分点;(3)当高锰酸钾标准溶液投加量在0.20～1.00 mL时，随着高锰酸钾标准溶液投加量的增加，联合工艺出水色度测定值逐渐升高。

所以，从色度控制指标考虑，联合工艺中宜控制高锰酸钾标准溶液投加量≤1.00 mL。

图1 高锰酸钾标准溶液投加量对色度去除效果的影响

3.2 高锰酸钾投加量对浊度的影响高锰酸钾投加量对出水浊度的试验结果见图2(高锰酸钾投加量为0时对应常规工艺测定值)。从图中可以看出:从浊度测定值大小来比较，常规工艺出水浊度测定值、高锰酸钾标准溶液投加量≤0.40 mL时联合工艺出水浊度测定值均明显高于国家生活饮用水标准规定的限值。而高锰酸钾标准溶液投加量在0.60～1.00 mL时联合工艺出水浊度测定值则都低于国家生活饮用水标准规定的限值。所以，从浊度控制指标考虑，联合工艺中宜控制高锰酸钾投加量≥0.60 mL。

图2 高锰酸钾标准溶液投加量对浊度去除效果的影响

3.3 高锰酸钾投加量对耗氧量的影响高锰酸钾投加量对出水耗氧量的试验结果见图3(高锰酸钾投加量为0时对应常规工艺测定值)。从图中可以看出:(1)从耗氧量测定值大小来比较，常规工艺出水耗氧量测定值明显高于国家生活饮用水标准规定的限值，而联合工艺出水耗氧量测定值都低于国家生活饮用水标准规定的限值;(2)从耗氧量去除率来比较，常规工艺耗氧量去除率只有大约43%，而联合工艺耗氧量去除率则都稳定保持在67%左右;(3)当高锰酸钾标准溶液投加量在0.20～1.00 mL时，随着高锰酸钾标准溶液投加量的增加，联合工艺出水耗氧量测定值均低于国家生活饮用水卫生标准规定的限值。

所以，从耗氧量控制指标来考虑，联合工艺中高锰酸钾标准溶液0.20 mL的投加量就可以确保出水耗氧量测定值达到国家生活饮用水标准规定的限值要求。

高锰酸钾预氧化可以破坏亲水有机物因带电吸附而对分散杂质的包裹，破坏胶体颗粒的稳定性，并有利于混凝剂与改变结构后的有机物反应，并且高锰酸钾在预氧化过程中产生的二氧化锰具有良好的表面活性和吸附能力［14－16］，从而提高耗氧量去除率。

图3 高锰酸钾标准溶液投加量对耗氧量去除效果的影响

4 结论

对试验微污染原水，在选定处理条件下:

(1)常规混凝沉淀工艺对色度、浊度和有机物虽然都有一定的去除效果，但处理后出水色度、浊度和耗氧量三种水质评价指标都未能达到国家生活饮用水标准规定的限值要求。(2)粉末活性炭/高锰酸钾联合工艺能够强化常规混凝沉淀工艺对微污染原水色度、浊度和耗氧量的去除效果。(3)联合工艺对微污染原水中的有机物具有比较好的去除效果，与常规混凝沉淀水处理工艺相比，耗氧量去除率提高了二十四个百分点，达到67%左右，这对于减少消毒副产物的产生、保障生活饮用水安全具有重要意义。(4)高锰酸钾标准溶液投加量过少，预氧化程度不够;投加量过多，容易导致出水色度指标超标。联合工艺中高锰酸钾标准溶液的在1 L微污染原水中的最佳投加量控制在0.60～0.80 mL时，处理后出水的色度、浊度和耗氧量测定值均能达到国家生活饮用水卫生标准规定的限值要求。

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