三地_水质科_高锰酸盐复合药剂处理千亩荡水源水的研究

高锰酸盐复合药剂处理千亩荡源水的研究1高锰酸盐复合药剂处理千亩荡水源水的研究唐建忠，方俞伟，叶蓓（海盐县三地自来水有限公司浙江海盐314300）摘要：针对千亩荡饮用水源的水质微污染营养化的现状，采用高锰酸盐复合药剂(PPC)对海盐三地自来水公司水源水进行了预氧化处理的实验研究，对比试验表明PPC工艺对浊度、UV254、藻类均有良好的去除效果，并可减少混凝剂的投加量，有着良好的经济效益和社会效益。关键词：高锰酸盐复合药剂；微污染原水；预氧化；有机物；藻类1生产试验工艺与方法1.1三地水厂工艺现状海盐县三地自来水有限公司成立于2007年7月18日，座落于海盐县沈荡镇聚金村（千亩荡东侧），是海盐水务集团六大子公司之一。公司自成立之初，就承担了海盐县城乡供水一期工程建设，包括设计能力为30万m3/d水厂一座和覆盖全县范围的68公里供水一级管线，工程投资为3.955亿元，其中三地水厂工程分两期建设，一期为日供水能力15万吨。县城乡供水一期工程为浙江省重点工程、海盐县2008年政府实事工程之一，于2007年12月正式启动，2010年6月正式投产运行。三地水厂的建成，为海盐县提前禁采地下水、在全市范围内率先实现城乡供水一体化提供了保证。三地水厂采用国际先进的集生物接触氧化预处理+常规处理+臭氧活性炭深度处理“三位一体”的水处理工艺，确保了出厂水质达到国家生活饮用水卫生标准。其配套制水工艺自动化系统和在线水质仪表监测系统，均处于国内领先水平。1.2三地水厂工艺流程高锰酸盐复合药剂↓源水→取水口→一次泵房→生物接触氧化池→折板反应池→平流沉淀池→均质砂滤池↑聚合氯化铝→臭氧接触氧化池→生物活性炭滤池→清水库→二次泵房→城镇管网→用户↑加氯海盐三地自来水有限公司21.3千亩荡水质概况千亩荡是海盐县饮用水的主要水源之一，经监测饮用水源区主要污染指标超过地面水Ⅳ类水质标准，部分指标已经达到V类水及劣V类水。千亩荡水源水质以2011年三地水厂源水理化检测指标为例，氦氮年平均值为1.31mg／L，最高值为1.99mg／L。CODMn年平均值为6.23mg／L，最高值7.52mg／L。由以上数据及图1可以看出，千亩荡水源水受上游来水影响，具有季节性污染特点，主要微污染物为氦氮和有机物及藻类。图1.三地水厂源水水质变化情况2高锰酸盐复合药剂(PPC)对各项指标的控制作用2.1高锰酸盐复合药剂(PPC)对浊度的控制作用实验办法：混凝主要仪器为深圳中润产的ZR4-6六联混凝试验搅拌机，每个烧杯水量为1000mL模拟混凝条件，首先以120r／min的转速快速搅拌0.5min，其次120r／min的转速搅拌3min，最后60r／min的转速搅拌5min，静止沉淀15min，在液面下2／5处取水样进行相应指标的分析。实验期间，室内温度在25～36℃，水温在18～25℃。高锰酸盐复合药剂处理千亩荡源水的研究3图2.高锰酸盐复合药剂强化效应对比图3.高锰酸盐复合药剂助凝浊度去除率对比实验结果如图2、图3所示由图2、图3可以看出，投加高锰酸盐复合药剂（PPC）后，滤前水的浊度比单独投加聚合氯化铝（PAC）时呈现整体下降趋势，当高锰酸盐复合药剂(PPC)的投加量为1kg/km3,聚合氯化铝的投加量为15kg/km3时，滤前水的浊度为2.95NTU相对于当高锰酸盐复合药剂(PPC)的投加量为0.5kg/km3和当高锰酸盐复合药剂(PPC)的投加量为0kg/km3时，浊度的去除率分别提高了0.8%和1.68%。同样的，分别在聚合氯化铝的投加量为20kg/km3和25kg/km3时，浊度去除率皆有所提升。可见，在同样的出水水质要求下，投加高锰酸盐复合药剂(PPC)可以大大降低聚合氯化铝（PAC）的投加量。通过实验数据可以看出，高锰酸盐复合药剂(PPC)有很好的强化助凝、助滤功能，既减海盐三地自来水有限公司4少原有混凝剂投量又大大改善水质，这在提高水厂的经济效益和质量效益方面都有着很大的潜力。2.2高锰酸盐复合药剂(PPC)对UV254的控制作用UV254是水中有机污染的主要指标之一，是衡量水中有机物指标的一项重要控制参数,其所反映的并不是某一种有机物的浓度，而是多种(甚至达几百种)有机物的浓度之和，是一类有机物的共同含量。实验结果见图4。图4.高锰酸盐复合药剂对UV254的强化效应图5.高锰酸盐复合药剂对UV254去除率的影响由图3,图4可以看出，投加高锰酸盐复合药剂(PPC)后滤前水中UV254的值比单独投加聚合氯化铝(PAC)时的值有所下降，当单独投加聚合氯化铝(PAC)，投加量为15kg/km3时，滤后水的UV254值为0.179；当高锰酸盐复合药剂(PPC)和聚合氯化铝(PAC)的投加量分别为0.5kg/km3、15kg/km3时，滤前水的UV254值为0.143,去除率提高了10.3%；而当高锰酸盐复合药剂(PPC)和聚合氯化铝(PAC)的投加量分别为1kg/km3、15kg/km3时，滤前水的UV254高锰酸盐复合药剂处理千亩荡源水的研究5值为0.112，去除率提高了19.1%。通过实验数据可以看出，投加高锰酸盐复合药剂(PPC)对降低滤前水UV254的值有非常显著的效果。2.3高锰酸盐复合药剂(PPC)对藻类的控制作用随着工农业的发展，生活污水和工业废水以及大量使用化肥的农田排水，都含有大量的有机的和无机的氮、磷，这些物质进入湖泊、水库水后，在微生物的作用下形成硝酸盐和磷酸盐，为藻类的生长繁殖提供了充足的营养，从而加速了水体的富营养化。由藻类形成的浊度，其组成大多为有机质，具有较高的稳定性，比重小，难于下沉；且因藻类死亡沉到水底形成腐植质，会增加水的色度；同时伴随产生泥土腐臭。此外，藻类繁殖后，因新陈代谢和光合分解作用使水的pH值都有所升高；耗氧量增高。所有这些水质特征必然加大了处理这种含藻水的难度。藻类计数采用显微镜个体计数法测定水中的藻类总数。计数用水样用鲁哥试液加以固定，使水样呈棕黄色；吸取100ml水样使用滤膜抽滤，过滤完的滤膜放入250ml烧杯中加入10ml纯水并用电磁搅拌仪搅拌5min；吸取0.1ml样品注入0.1ml计数框，迅速盖上盖玻片，在10×40倍显微镜下计数，以目镜测微尺为横坐标，以计数框为纵坐标进行计数；总藻计数采用长条计数法。项目藻类计数/106L-1去除率原水33～50/未投加PPC滤前水10.1～16.877%已投加PPC滤前水1.2～2.697%表1.投加与未投加高锰酸盐复合药剂(PPC)对藻类去除率的比较由表1可见，投加高锰酸盐复合药剂(PPC)对滤前水预氧化有利于提高混凝、过滤效果，投加高锰酸盐复合药剂(PPC)预氧化对藻类的去除率达到97%,比常规处理高20%。由此可见，使用高锰酸钾复合药剂(PPC)可大幅度提高藻类在混凝沉淀过程中的去除率，进而提高藻类在过滤单元的去除率。3结论通过以上的多组实验及数据分析，可以看出，采用一定量的高锰酸盐复合药剂(PPC)预处理可明显强化混凝工艺的水处理效果，改善出水水质，而且具有较好的经济效益和社会效益。(1)高锰酸盐复合药剂(PPC)预处理具有很好的强化助凝、助滤效能，对水中的一些检测指标具有显著的影响。它在去除浊度，UV254，藻类等方面，显示出单纯投加混凝剂工艺所不能达到的优异性能。(2)高锰酸盐复合药剂(PPC)不仅有很好的除污染效果，而且具有投资费用及运行成本低的优点。在达到相同出水水质的情况下，投加高锰酸盐复合药剂(PPC)进行预处理可在很大程度上节省混凝剂的投加量，从而降低制水成本，具有较好的经济效益。海盐三地自来水有限公司6(3)高锰酸盐复合药剂(PPC)预处理对于处理千亩荡这样的微污染源水质具有更好的效果。所做实验研究表明，此时高锰酸盐复合药剂(PPC)预处理在除浊、除有机物、除藻等都有着较好效果。高锰酸盐复合药剂处理千亩荡源水的研究7参考文献[1]秦庆东，马军，查人光等.PPC替代高锰酸钾和臭氧处理微污染原水研究[J].中国给排水，2007，23（7）：32-35[2]张锦，李圭白，马军.高锰酸盐复合药剂对给水处理中混凝的强化效应[J].工业用水与废水，2003，34（3）：12-14[3]苑宝玲，李坤林，钱强等.高锰酸钾预氧化强化处理受污染的水库水[J].安全与环境工程，2005，12（3）：42-45[4]顾晓扬，汪晓军，陈思梨等.高锰酸钾及其复合药剂在水处理中的应用[J].无机盐工业，2006，38（5）：54-56[5]陈忠林，牛晚扬，马军等.高锰酸盐复合药剂强化混凝处理高有机物含量的地表水[J].2001，21（5）：15-17[6]李圭白，杨艳玲，马军等.高锰酸钾去除天然水中微量有机物机理探讨[J].大连铁道学院学报，1998，19（2）：1-4[7]王桂荣，张杰，黄丽等.三种预氧化剂在水处理中的应用评估[J].中国给排水，2005，21（4）：37-39[8]王东升，刘海龙，晏明全等.强化混凝与优化混凝：必要性、研究进展和发展方向[J].环境科学学报，2006，4（26）：544-551[9]董秉直，曹达文，范瑾初.最佳混凝投加量和pH去除水中有机物的研究[J].工业水处理，2006，6（22）：29-31[10]杨威，李星，杨艳玲等.水合二氧化锰的制备及其混凝特性[J].中国给排水，2005，22（15）：37-40[11]HuangKC,HongGE,ChedaP,etal.KineticsStudyofOxidationofTrichlorpethylenebyPotassiumPermanganate[J].Environ.Eng.Sci.1999,6(4):2652-2665[12]YanYE,SchwartzFW.KineticsandMechanismforTCEOxidationbyPermanganate[J].Environ.Sci.Technol,2000,34(12):2535-2541[13]吕以芬.高锰酸钾的氧化助凝效能探讨[J].福建建筑，1995，3：52-53[14]马军，李圭白，范萃苓，贾永新.高锰酸钾的氧化助凝效能研究[J].中国给排水，1992，8(4)：4-7[15]丛波，崔书奎。高锰酸钾复合药剂强化混凝试验研究[J].经济技术协作信息，2001，34[16]樊康平，顾军农，张春雷.高锰酸钾预处理技术的应用与研究[J].城镇给水，2004，5：32-35[17]田家宇，陈伟雄，王威，陈忠林，李圭白.高锰酸盐复合剂强化饮用水除污染生产性研究[J].环境工程学报，2007.7，1（7）：42-46[18]梁恒，李圭白，李星，何文杰，韩宏大.高锰酸盐复合药剂（PPC）安全强化低温低浊水处理[J].环境化学，2005.3，24（2）：143-145[19]任芝军，马军.高锰酸盐复合药剂强化常规水处理工艺[J].水处理技术，2005.8，31（8）：74-75.79[20]章琪，姚萱.高锰酸盐复合药剂预处理巢湖微污染原水[J].中国给水排水，2002，18：36-39[21]李强标，张永华，张雪.高锰酸盐复合药剂预氧化处理受污染水库水试验研究[J].中国农村水利水电，2005，5：8-10[22]张永吉，刘前军，周玲玲.高锰酸盐复合药剂预氧化处理松花江水的效果及机理[J].水处理技术，2005.5，31（5）：83-86