低温下高锰酸盐复合药剂强化去除城市污水二级出水中污染物的研究

低温下高锰酸盐复合药剂强化去除城市污水二级出水中污染物的研究齐雪梅丁恒如刘永昌(上海电力学院能源与环境工程学院，上海200090)[摘要】低温下以城市污水厂二沉池出水为试验水质，通过烧杯试验研究了高锰酸盐复合药剂强化去除该水质中的污染物质。研究结果表明投加高锰酸盐复合药剂进行预处理与传统常规的混凝工艺相比能显著提高有机物和浊度的去除效果。高锰酸盐复合药剂投加方式对其强化混凝效果影响不显著，相同的混凝剂用置情况下，投加一定量的高锰酸盐复合药剂时UV254的去除率可提高10--13％，浊度的去除率可提高24％左右。[关键词】高锰酸盐复合药剂；二级出水；预氧化在我国668座大中城市中有400座城市面临缺水问题，日缺水量1600万m3，年缺水量约60亿m3，严重缺水的城市有110个，缺水已成为城市经济发展和人民生活改善的制约因素。工业用水占城市供水量的80％左右，而循环冷却水又占工业用水的70％以上。城市污水污染物含量底(城市污水中只含0．1％的污染物，而海水含盐3．5％)、水量水质稳定、不受季节影响的特点，而循环冷却水水质需求量大，水质要求不高，十分有利于城市污水经处理后回用。．城市污水二级出水再经过适当处理，如混凝、沉淀、过滤、消毒，或利用膜分离技术、臭氧氧化、活性炭吸附等深度处理工艺，可满足不同的用途和需要。如用于生活杂用、绿化景观、建设施工、循环冷却水补充水等，可以采用以下工艺流程即二级处理污水一混凝沉淀一过滤一消毒一出水。高锰酸盐预氧化技术是提高混凝工艺去除有机污染物的有效途径之一，与其它方法相比，采用高锰酸盐氧化法作为混凝工艺的前处理工艺具有反应速度快、处理效率高、适用范围广等优点。因此本文以上海市东区水质净化厂出水为试验用水，研究高锰酸盐复合药剂对混凝去除水中污染物的强化作用，’为城市污水二级出水的深度处理工艺及回用研究提供一定的参考依据和理论支持。1试验方法1．1仪器及试剂主要仪器：ZR4．6混凝试验搅拌机；UV．2000型紫外可见分光光度计；XZ-1B型散射光浊度仪：雷磁pH-S．3CpH计；1020A型TOC分析仪(美国)主要试剂：聚合氯化铝(PAc)(工业级)；高锰酸钾(分析纯)，其他化学试剂均为分析纯。1．2工艺流程试验中，用1000mL烧杯模拟反应池和沉淀池；常规混凝工艺条件为投加混凝剂PAC，以'120r／min下搅拌1min，然后再以30r／min搅拌10min，静置20min，抽取上清液，分别测定UV254和浊度。高锰酸钾或高锰酸盐复合药剂的投加方式为150r／min下搅拌10min，其投加顺序为混凝剂之前投加、与混凝剂同时投加及混凝剂之后投加，通过高锰酸盐复合药剂预氧化强化混凝与常规混凝处理效果的对比，分析高锰酸盐复合药剂预氧化的强化混凝效应。1．3试验用水试验过程中水质为上海市东区水质净化厂二沉池出水，具体的水质参数为UV254为0．192～0．196cm-1，CODMn为6．29～7．86mg／L，浊度为6．82～9．02NTU，pH为7．16～7．75。TOC为16.78～18.12mg／L，水温6℃。2结果与讨论2．1高锰酸盐复合药剂投加方式对其强化混凝效果的影响由于水质不同，高锰酸盐复合药剂与混凝剂的投加顺序对混凝工艺的除污染效能具有一定的响。在高锰酸盐复合药剂中，高锰酸钾的投加量为0．8mg／L，成分A的投加量为10mg/L，成分B的投加量为10mg／L时，将三种物质混合在一起即组成高锰酸盐复合成分，其投加方式对强化混凝效果的影响见图1和图2。本次试验选择了高锰酸盐复合药剂与混凝剂PAC的四种投加方式：单独投加PAC+1rain；复合药剂+10min+PAC+1min；复合药剂+PAC+10min+1rain；PAC+1rain+复合药剂+lOmin。由图1和图2可以看出，在PAC用量为4～8mg：／L范围内，随着其用量的增加，UV254的去除率也随之增大，但是当PAC用量大于8mg/L，随着混凝剂用量的增加，uv254去除率并没有明显的增大，因此可以确定PAC的用量为8mg／L。在此混凝剂用量情况下，PAC与复合药剂同时投加时UV254的去除效果稍好于其他投加方式，无论何种投加方式，投加高锰酸盐复合药剂进行预氧化强化混凝效果均优于单独投力[1PAC的去除效果，浊度的去除效果变化趋势类似于Uv254的变化趋势。2．2高锰酸盐复合药剂中不同成分用量对其强化混凝效果的影响确定成分B的用量为10mg／L，在不同混凝剂用量情况下研究复合药剂成分中高锰酸钾及成分A的用量对其强化混凝效果的影响。由图3和图4可以看出对于城市污水二沉池出水来说，增加高锰酸钾的用量或者是增加成分A的用量都能提高UV：弘的去除效果，综合分析得出投加1．2mg／L的高锰酸钾及10mg／L的成分A时，Uv254的去除效果好于其他三种成分配比。对于浊度的去除效果来说，四种配比均在混凝剂用量为8mg／L时达到出水浊度最低，且均小于lNTU，因此可以确定高锰酸钾的用量为1．2mg／L，成分A的用量为10mg／L时比较适合污水厂二沉池出水。2．3三种不同处理工艺混凝效果的对比单独投加混凝剂的常规混凝工艺、高锰酸钾预氧化工艺及高锰酸盐复合药剂预氧化工艺对UV254和浊度的去除效果如图5和图6所示。由图5可以看出，在PAC用量为8mg／L情况下，投加1．2mg／L高锰酸钾进行预氧化，UV254的去除率由常规混凝工艺的15％左右提高到20％左右；而对于投加高锰酸盐复合药剂即在1.2mg／L高锰酸钾的基础上再投加10mg／L的A及10mg／L的B，Uv254的去除率由常规混凝工艺的15％左右提高到26％左右，与常规混凝工艺相比，投加高锰酸盐复合药剂进行预氧化Uv254的去除率可提高10％左右。由图6可以看出，在PAC用量为8mg／L情况下，单独投加混凝剂的常规混凝工艺，沉淀上清液浊度为2．25NTU；而投加1．2mg／L高锰酸钾进行预氧化，沉淀上清液浊度为0．64NTU；投加一定量的高锰酸盐复合药荆进行预氧化，沉淀上清液浊度为O．86NTU。由以上分析可以看出，在一定混凝剂用量情况下，投加一定量的高锰酸盐复合药剂可显著提高浊度和Uv254的去除效果。另外由于该水样取自冬季1月份，水温较低(6℃左右)，浊度较低(6～9NTU)，属于低温低浊水，混凝剂的水解反应速度缓慢，絮凝反应慢，不利于混凝对浊度和有机物的去除161，因此无论采用何种处理工艺，在混凝剂投加量从8mg／L～14mg／L，随着混凝剂投加量的增加，浊度和UV254的去除率并没有显著增大。2．4PPC预处理强化混凝的经济效应一般情况下，水体中由于有机污染物的存在，导致混凝效果下降，因此要改善处理效果，就必须增加混凝剂用量，这样就造成了制水成本的增加。由以上的实验结果可以看出，采用一定量的高锰酸盐复合药剂预处理可明显强化混凝工艺的处理效果，提高浊度和UV2s4的去除率，改善出水水质。而且在达到相近出水水质的情况下，投加高锰酸盐复合药剂进行预处理可在很大程度上节省混凝剂的用量，从而可降低制水成本，具有较高的经济效益。由图5和图6可以看出，当投加一定量的高锰酸盐复合药剂时，PAC的投量只需4mg/L,就可以达到与单独8mg／LPAC投量时相近的UV254去除率和出水浊度’(约3．0NTU)，PAC的用量相对节省50％。另外，高锰酸复合药剂中各成分都是固体药剂，药剂价格比较便宜，存放和投加都简便易行，不需要增加多少构筑物和设备，先期的固定投入成本就较低，是一种可靠实用性强的水处理技术。3结论(1)对于上海市东区水质净化厂二沉池出水，混凝剂PAC的最佳用量为8mg／L，高锰酸盐复合药剂的投加方式对其强化混凝效果的影响差别不大，其中复合药剂与混凝剂同时投加的效果稍优于其他两种投加方式，复合药剂无论采用何种投加方式，均对浊度和uv254的去除效果具有显著的提高。(2)对于该水质，高锰酸盐复合药剂中高锰酸钾与成分A及成分B的配比关系为l：8．5：8．5，高锰酸钾的用量为1．2mg／L，成分A的用量为10mg/L。，成分B的用量为10mg/L。(3)投加高锰酸盐复合药剂对该水样进行预氧化处理，在PAC用量为8mgL时，Uv254的去除率可提高10％左右，浊度的去除率提高24％左右，大大改善了出水水质。