饮用水处理中常用预氧化剂的种类及特点

范文江

（兰州城市供水集团，甘肃 兰州 730060）

从19世纪开始，混凝、沉降、过滤、杀菌等常规水质处理工艺技术仍被当今世界上绝大多数水厂使用，微环境污染源头水体有大批可溶性有机质出现，于这种产品的出现，给后期混凝处置工艺技术带来了相当的难度，并且影响了水资源。这种杀菌副产品大都为“三致”的产品。大部分的可溶性有机质即使进入到管网中也会被管网中的病菌等微生物利用，从而导致原管网水体环境污染，严重危害了饮水安全。所以，对原水体中可溶性有机质的消除是水体改善的关键所在，预氧化技术对可溶性有机质的氧化降解具有较好的功效，是原水体提标改善的最高效技术手段之一。

1 水处理药剂的种类

水处理包含了絮结剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀生处理剂、涣散剂、清洗液、预膜剂、消泡器、脱色剂、螯合物、除氧剂，以及离子交流的树脂工艺等。

1.1 清洗剂

清洗剂是一类挥发性溶剂，可以溶解于渗入液体，通常用来消除工作表面的过量渗入液体。也可以用来除去聚酰胺、聚砜和覆膜组分表面附着的金属氢氧化物、碳酸钙生产过程等类似鳞片，并进行清洁。特别注意在使用洗涤剂前，必须检查清洗罐、管路和安全过滤器以及安装新的滤网。

1.2 杀菌剂

杀菌剂是一类可以去除病菌和微生物等危害病菌的药剂。目前，在国际一级，通常以控制各种致病性细菌为一般名称。

1.3 絮凝剂

絮凝剂主要是在污水处理领域加强固液分离，一方面可以采用添加絮凝剂来增强絮凝效果，另一方面是絮凝剂去除磷效率低廉的方法。

1.4 助凝剂

一是调节或改善混凝条件，二是增加明矾花的大小、密度、密度和结实。

1.5 缓蚀阻垢剂

缓蚀阻垢剂，一般是指一类可以降低高压锅炉等循环水设备结垢和侵蚀程度的给水处理药剂。此类药剂一般由强碱式化合物与有机复合物所组成，加入缓蚀剂，以防止被加热面侵蚀。化学药品中的碱式化合物在锅内经过物理化学反映，和水内的钙镁盐化学反应成为水渣，水渣经过沉降后再利用污水功能流出锅外，因而有效减少了水内钙镁离子溶液的含量，使锅炉内不产生水垢。

2 水处理的作用

2.1 处理印染废水

由于纺织用印染废物的成分很复杂，是一类难以降解的有机废物，因此怎样对其实施无害化处置一直引起了研究者的重视。采用生物氧化技术，处理的印染污水具有高效率、低耗、无二次污染的优势。

2.2 处理苯、多酚等工业废水

酚类工业废水也广泛出现在各种工业废水中，但此类工业废水比较难降解，并且对细菌有毒害作用。因此，在处理中，人们通常通过化学氧化法先对含酚废物进行化学预处理，而后再用生物处置，又因为在所有的化学氧化工艺中，氧化苯型和酚类化合物所需要的持续时间最短，因此，有望在对该类废物的生物处置中获得应用。

2.3 解决废弃物渗滤液

由于城市废弃物的不断产生，城市废弃物渗滤液处置问题日益受到人们的关注。由于城市废弃物渗滤液是一类组成复杂，可生化性很差，且水质中有大有小的难以处置废物。又因为其中存在着高度难降解的有机质，所以不利于活性污泥法的进行。而氧化物法能够很好地解决上述问题，因为它能够将含有苯环、氢氧基等取代基的有机物质快速进行氧化溶解，进而改善废物的可生化性，从而减少了废物的生物毒性，并提高其水溶性、沉降性能，从而便于后期的生化及混凝处置。另外，试剂具备氧化分解迅速，水温、压强大等环境条件稳定且无二次污染等优势，而被应用。经研究表明，用氧化物法处理污水时，一般是把比较大分母的有机质氧化分解为比较小分母，因而减少了废物渗滤液中的比较大分母。所以氧化物法对废物渗滤液中，相应分母质量较小的有机质去除率并不高。

2.4 解决饮用水

由于饮用水源水水质的严重污染和自来水技术标准的提升，氧化法在自来水处理过程中也获得了更普遍的运用，其中，重点关注于对卤代物的除去。氧化法针对饮用水中的四个三卤代烷的化学动力学情况进行了比较细致的研究，结果显示：对于各种含量的溴仿溶液，当pH=3.5时，溶液在过氧化氢和亚铁离子之间的最佳摩尔比是1.9～3.7，溴仿溶液在以3 min内的分解效率可以达到85%，降解原理也符合准一级化学动力学方程式，而在此处理过程中氯仿也不会发生分解。这表明反应试剂更易于分解三溴甲烷。

3 水处理的现状

由于国民经济的迅速发展、人口的快速增加，大批污染物流入了自然水体，并径直或间接污染了饮用水。而随着原水中氮、磷、有机碳等化合物浓度提高，从而使原水体的光彩度、嗅味和藻体总量加大。针对有机微污染物质，常规的传统净化工艺已经无法有效把它除去，因此，加大了中国传统水质处理工艺的困难。同时如果不采取相应的保护措施，那么在清水池中藻类和藻尸将会大量的增加，并且经过杀菌后会产生强烈的刺激性臭味，严重影响了水质指标，对人类的身体健康也造成了严重的威胁。

3.1 预氧化技术

目前，对微污水源水净化的工艺，重点还是在处理之前加强预处理。化学预氧化技术由于容易实现、效益突出从而也正在越来越受到人们的重视。如二氧化氯作为一类强氧化剂，在化学预氧化方面的应用上也正越来越得到人们的重视。

3.2 消毒过程

目前，我国的大部分自来水厂仍在使用氯气灭菌。针对微环境污染的水源水，氯气液化后通常被作为灭藻的预氧化剂。预先加氯，目的是杀灭部分藻类和病菌、氧化部分有机质，以减少藻类和有机质对后续混凝土结构中沉降物的危害，同时防止藻类在沉降罐和滤池等处理中大量生成，以便于保障建筑的卫生环境和运行。在通过氯气液化杀菌的处理过程中，通常投氯后水体有机质类型和含量都有较大幅度的提高。这一般是因为氯气和水体有机质（腐殖酸、富里酸等）化学反应，产生了各类有机卤代烷和氯化有机物。现代科学研究已经证实，预氯化树脂是形成氯化消毒副产物的重要因素。如果水体的有机质含量越高，则三氯甲烷的生成量也越大。所以，为了抑制在自来水的加氯处理过程中消毒副产物的产生，就需要严格控制氯气的沉淀前投加工艺，以二氧化氯和间苯二酚化学反应为例：氧化反应的最后物质主要是有机酸含量、水分和超临界二氧化碳，而经过反应速度，二氧化氯将被还原成氯分子。由此可见，虽然二氧化氯对水体的生物具有较好的消除功效，但也不能形成大量的有机合成副产物。

4 预氧化剂种类

预氧化是较为可行的饮用水中微污染物去除工艺。常见的预氧化剂有高锰酸钾、氯气、二氧化氯、臭氧等，但是氯气会产生氯化副产物，二氧化氯会产生对人体红血球有破坏作用的亚氯酸根、氯酸根和甲醛，臭氧预氧化会产生不少醛类物质，并且运行费用高，这就严重限制了这三种预氧化工艺的发展。

4.1 高锰酸钾

高锰酸钾作为一个强氧化剂，因此，在1913年首次被英国用于城市给水的主要化学剂。1927年美国首先应用它作为一个灭藻药剂，它也成为了一个氧化剂，可以广泛地进行水质处理，并且通过抑制嗅和气味，从而使水溶液中的铁和锌变成了可以利用混凝沉淀过滤而除去的不溶性氧化物，同时当作杀菌剂来应用，同时高锰酸钾还产生了微絮凝效应。在20世纪，有人首先进行了高锰酸钾消除自来水中微污染物的研究工作，并发现了高锰酸钾还可以消除水中微量的有机物、助凝和强化絮凝。20世纪末，人们开发出了高锰酸钾复合制剂，该制剂以高锰酸钾溶液为核心，由各种组成物质综合而成，利用高锰酸钾溶液与复合制剂中其他物质组成的协调作用，进一步提高了高锰酸钾对水中有机物等微污染物质的去除率，并开发出了高锰酸钾复合制剂和活性炭、二氧化氯等联用除污染技术。运用高锰酸钾复合药剂预抗氧化和生物活性炭的有机组合，减少了一部分生物环境负荷，并改善了有机质的分子量分布，从而大大增加了有机质的可生化性能，使其更加容易被生物活性炭所吸收，并更加容易被生物活性炭上的细菌降解，明显提升了对有机物、氨氮和亚硝酸盐等生物污染物质的综合消除效果。

4.2 高锰酸钾复合药物

高锰酸钾复合药物剂型通过对饮用水的原水的预氧化，可以从多方面强化或者改善出水的水质，而且目前还没有发现产生对身体有毒害的氧化副产物，因此，高锰酸钾复合药物在国外被称为绿色氧化剂，但是其预氧化需要较长的接触时间及其引起的色度，严重地影响了高锰酸钾复合药物的实际应用。

5 总结

目前全国大多数自来水厂仍在使用原有的混凝、沉降、过滤和氯气杀菌等工艺流程，尽管这些工艺流程可以进行高效的降浊、除色和杀菌，但是它对水体分解态的铁、锌、铬、有机质、藻类等微废物的消除效果严重有限，而且氯气还可以和水体有机废物化学反应生成致癌的三氯甲烷、氯醋酸等杀菌副产品，并且伴随着水体有机质浓度的提高而迅速增加，严重的威胁了人体的身体健康安全。也正是如此，饮用水源的微环境污染，给中国传统的饮用水处理工艺提出了巨大的挑战。因此，相关部门必须使用预氧化剂进行水处理，同时投入更多的精力对预氧化剂进行深入研究。