高锰酸钾复合药剂CP的强化混凝效果

高锰酸钾复合药剂(CP)的强化混凝效果许国仁，李圭白(哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090)摘要：通过生产性试验考察了高锰酸钾复合药剂预处理工艺在低温、低浊、高有机物含量地表水处理中的强化混凝效能，同时考察了强化混凝对水中一些检测指标的影响。试验表明，高锰酸钾复合药剂在强化混凝、减少氯仿生成量、降低有机物含量等方面，都具有比预氯化更好的效果。关键词：有机污染物；高锰酸钾复合药剂；强化混凝；给水处理水中有机物的增加，彻底改变了源水体系的各项平衡，使胶体的稳定性朝着增加的方向发展，不利于水的混凝和浊度的去除。水处理所面临的问题已不仅仅是浊度和细菌的去除，还包括有机污染物的去除以及由有机污染物所引起的色度、嗅味、藻类、氯仿前质、致突变等物质的去除。1试验方案与过程生产性试验是在D市一地面水厂进行，该厂以附近的地面水库为水源(水库水来自嫩江)，近年来由于居民生活污水和工业废水的排入，源水受到严重的污染。其中一月份的水质全分析报告中的CODCr值高达39.5mg/L,而水中的浊度仅为几十NTU。这种高有机物含量的地表水在低温低浊时期是一种比较难以处理的水体。试验选择在水质最难处理的低温、低浊、高污染时期(共2年)，其时的水温、pH值、浊度相对稳定，便于进行对比，试验期间水质条件见表1。表1试验水质试验时间水温(℃)浊度(NTU)pHCODCr(mg/L)2月—3月2358.728.04月6～742～448.810.910月末—11月6～6.572～798.752.012月—次年1月0408.839.5图1为该厂的工艺流程图，设计水量为10×104t/d，两套平行水处理系统的工艺和设计参数相同。试验选择其中的一套处理系统进行，即Ⅰ套预投氯，Ⅱ套预投高锰酸钾或高锰酸钾复合药剂(CP)，以便对比三种预处理工艺的处理效果。各处理工艺的药剂投加量见表2。表2各种处理工艺的药剂投加量预氯化处理高锰酸钾预处理CP预处理试验时间PACCl2PACKMnO4PACCP4月1527.8651.9654.110月—11月14210.592.41.5392.43.3312月—次年1月10214.1852.0823.76对水中化学指标的检测都进行平行样分析(取平均值)，其中氯仿、四氯化碳的化学指标进行了三个平行样的检测。氯仿、四氯化碳的检测采用气相色谱仪液上空间法。2试验结果与分析2.1对CODCr的去除效果由表1可以看出，源水的CODCr值在一年中变化很大。几种预处理工艺对水中CODCr的去除率存在着差别，在4月、10月、12月—次年1月中，预氯化对CODCr的去除率分别为1.8%、9.5%、46.1%，平均为19.1%；高锰酸钾预处理对CODCr的去除分别为14.7%、7.2%、43.3%，平均为21.7%；CP预处理对CODCr的去除率分别为20.2%、30.5%、49.9%，平均为33.5%。从中发现高锰酸钾预处理和预氯化工艺对CODCr的去除率基本接近，但CP预处理对CODCr的去除效果在三种强化混凝工艺中是最优的，分别比预氯化、高锰酸钾预处理对CODCr的去除率高出14.4%和11.8%。2.2对NH3-N的去除效果三种预处理工艺对水中NH3-N的去除率差别较大，在4月、10月、12月—次年1月中，预氯化对NH3-N去除率分别为68.4%、75.2%、73.9%，平均为72.5%；高锰酸钾预处理对NH3-N的去除率分别为47.5%、49.6%、48.9%，平均为48.7%；CP预处理对NH3-N的去除率分别为66.1%、73.4%、71.5%，平均为70.3%。从中发现，CP预处理和预氯化工艺对NH3-N的去除率基本接近，而高锰酸钾对NH3-N的去除效果最差。2.3对NO2-N的去除效果源水的NO2-N值在一年中变化很大，其中4月和10月的NO2-N值较低，12月—次年1月的NO2-N值较高，但三种强化混凝工艺都能将NO2-N值降低到0.004mg/L，说明预氯化、高锰酸钾预处理、CP预处理工艺对NO2-N的氧化去除效果都很好。2.4对总Mn值的影响源水的总Mn值在一年中变化较大，但三种预处理工艺对水中总Mn的去除率差别不大。在4月、10月、12月—次年1月中，预氯化对总Mn的去除率分别为62.4%、84.7%、39.2%，平均为62.1%；高锰酸钾预处理对总Mn的去除率分别为62.4%、83.5%、39.2%，平均为61.7%；CP预处理对总Mn的去除率分别为62.7%、84.7%、52.0%，平均为66.5%。高锰酸钾预处理、CP预处理工艺对总Mn都有良好的去除效果表明，高锰酸钾的加入不仅未使水中的总Mn增加，反而对总Mn去除具有促进作用。比较而言，CP预处理对总Mn的去除率分别比预氯化、高锰酸钾预处理提高4.4%和4.8%。2.5对氯仿值的影响在4月、10月、12月—次年1月的源水中，氯仿值未检出。经过预氯化作用，沉后水的氯仿值分别达到32.7、46.2、44.0μg/L，平均值为41.0μg/L；经过单独聚合氯化铝(PAC)的混凝作用，沉后水中未检出氯仿；CP预处理的沉后水中也未检出氯仿。它反映了CP预处理工艺除在强化混凝除浊方面比预氯化具有优势外，在沉后水中无氯仿检出方面也具有预氯化所不能比拟的优势(本文所指的未检出氯仿是指氯仿的检测值在仪器的检测限以下)。再看三种预处理工艺对沉后水氯仿生成势值的影响。源水的氯仿生成势值在一年中变化较大，平均为。在4月、10月、12月—次年1月中，预氯化沉后水的氯仿生成势分别为273.0、295.0、205.0μg/L，平均为257.7μg/L；高锰酸钾预处理的氯仿生成势分别为292.3、207.5、169.2μg/L，平均为223.0μg/L；CP预处理的氯仿生成势分别为230.0、168.0、158.5μg/L，平均为185.5μg/L。因此三种预处理工艺对水中氯仿生成势都具有不同程度的影响，其中预氯化使水中的氯仿生成势增加最多，比源水平均高出31.7%；高锰酸钾预处理使水中的氯仿生成势有所增加，比源水平均高出13.9%；CP预处理使水中的氯仿生成势有所降低，比源水平均降低5.2%。以上结果说明，CP预处理工艺在减少氯仿前质方面具有一定的效果。2.6对四氯化碳生成势的影响源水的四氯化碳生成势在一年中变化较大，平均为10.5μg/L。在4月、10月、12月—次年1月中，预氯化的四氯化碳生成势分别为4.2、18.7、11.4μg/L，平均为11.4μg/L；高锰酸钾预处理的四氯化碳生成势分别为3.6、16.1、9.4μg/L，平均为9.7μg/L；CP预处理的四氯化碳生成势分别为2.9、13.3、9.1μg/L，平均为8.4μg/L。三种预处理工艺对水中四氯化碳生成势都具有不同程度的影响，其中预氯化使水中的四氯化碳生成势增加最多，比源水四氯化碳生成势平均高8.6%；高锰酸钾预处理使水中的四氯化碳生成势有所降低，比源水四氯化碳生成势平均降低7.6%；CP预处理使水中的四氯化碳生成势有一定程度的降低，比源水四氯化碳生成势平均降低20.0%。这说明CP预处理工艺在减少和降低四氯化碳前质方面具有较好的效果。2.7对细菌的去除效果源水的细菌总数在一年中变化较大，平均值为1488个/mL。在4月、10月、12月—次年1月中，预氯化对水中细菌总数的去除率分别为100%、97.5%、99.6%，平均为99.0%；高锰酸钾预处理对水中细菌总数的去除率分别为45.3%、8.3%、7.1%，平均为20.2%；CP预处理对水中细菌总数的去除率分别为99.1%、97.5%、99.6%，平均为98.7%。预氯化、CP预处理工艺对水中细菌总数都有十分良好的去除效果，其沉后出水的细菌总数指标就已达到出厂水的要求，同时也反映出CP在投量比氯低很多的情况下，灭菌的效果十分显著。源水的大肠菌群数值在一年中变化较大，平均值为3200个/mL。在4月、10月、12月—次年1月中，预氯化对水中的大肠菌群去除率分别为100%、100%、100%，平均为100%；高锰酸钾预处理对水中的大肠菌群去除率分别为24.6%、13.6%、19.7%，平均为19.3%；CP预处理对水中的大肠菌群数去除率分别为100%、100%、100%，平均为100%。相比之下，预氯化、CP预处理工艺对水中大肠菌群都有十分优异的去除效果，沉后出水的大肠菌群数指标就已达到出厂水的要求，同时也反映出CP在投量比氯低很多的情况下，灭菌的效能十分优异。3结语通过对嫩江水库水不同时段、不同污染程度的水体进行生产性试验的结果可以清楚看到，对于低温、低浊、高污染的水体，高锰酸钾复合药剂(CP)预处理除具有强化混凝除浊效能外，还对水中的一些检测指标具有显著的影响。它在去除CODCr、NH3-N、NO2-N，降低氯仿生成量、氯仿和四氯化碳前质和总Mn，灭除水中细菌和大肠菌群等方面具有预氯化、高锰酸钾预处理工艺、单纯投加混凝剂工艺所不能达到的优异性能。参考文献：［1］许国仁，等.高锰酸钾复合药剂助凝生产性试验［J］.给水排水，1995，21(9)：7-9.［2］许国仁，李圭白，等.高锰酸钾复合药剂对水中藻类和嗅味去除效果的研究［J］.给水排水，1998，24(12)：7-9.［3］许国仁，李圭白，等.高锰酸钾复合药剂预处理工艺对饮用水中色度浊度强化去除效能的生产性试验研究［J］.给水排水，1999，25(6)：13-15.［4］Dennett,KT,etal.Coagulation:ItsEffectonOrganicMatter［J］.JAWWA,1996，88(4)：129.中国城镇水网［5］Krasner,SW，AmyG.JarTestEvaluationsofEnhancedCoagulation［J］.JAWWA,1996，88(10)：93.中国城镇水网