出　　自： 《中國給水排水》 1997年第6期
發表時間： ： 1997-6

馬軍；李圭白；陳忠林 ① (哈爾濱建筑大學)；柏蔚華；賈永新(大慶市供水公司)

摘要：生產性試驗結果表明，高錳酸鉀預處理能有效地去除受污水中多種有機污染物，降低水的致突變活性，并可顯著地控制氯化消毒副產物，使水的致突變性由陽性轉變為陰性或接近陰性，水中氯仿和四氯化碳的生成量也有顯著地下降。
關鍵詞：高錳酸鉀氧化有機污染質；水的致變性；氯仿

1 前言

　　我國很多水體受到不同程度的污染，檢測出多種有機污染物，水的致突變活性多數呈陽性。目前我國絕大部分水廠仍采用傳統的混凝、沉淀、過濾和消毒工藝，它主要適于處理未受污染的水，雖然能夠有效地除濁、除色和殺菌，但不能去除水中以溶解狀態存在的微量有機污染物，致使一些有害物質，特別是致癌、致畸、致突變微量有機污染物殘留在飲用水中。如何經濟有效地去除受污染水源中的有機污染物，改善飲用水水質已成為目前急需解決的問題。
在前期的研究工作中，發現高錳酸鉀在一定條件下對水中有機污染物具有良好的去除作用，并能有效地破壞水中某些氯化消毒副產物前驅物質，同時還對地表水處理具有顯著的助凝作用 [1～4] 。本文以某微污染地表水源為研究對象，在某水廠進行生產性對比試驗研究，對高錳酸鉀在不同季節的除污染效能進行了系統觀測。
高錳酸鉀除污染生產試驗依托工程為某市的一座

2　試驗過程與方法

　　2.1　依托工程
　　給水處理廠。以附近的水庫水為水源，由于工業廢水的排放與農田徑流對水庫水質產生一定程度的影響，是一種典型的微污染飲用水源。
　　該水廠的總供水量為10萬m 3 /d，采用的是Ⅰ、Ⅱ兩套平行的常規給水處理工藝系統，每套供水量為5萬m 3 /d。以液體聚合鋁為混凝劑，通過靜態混合器、隔板反應池、斜板沉淀池、虹吸濾池，最后進行氯化消毒。I、Ⅱ兩套系統在設計參數、構筑物結構、水力負荷、原水水質、常規混凝劑(聚合鋁)投量等方面均完全相同，只I系統除投加聚合鋁之外還投加高錳酸鉀，其投加點位于一級泵站進口的管道上。研究目的是在不同季節對兩套處理系統的出水水質進行比較，以考察高錳酸鉀在水廠生產規模的應用中對有機污染物的去除與控制效能。
　　2.2　水質分析
　　水中有機污染物的測定系采用大孔樹脂吸附、多種溶劑依次洗脫(用索氏提取器)及用KD濃縮器濃縮等過程對水中有機污染物進行富積。抽取有機濃縮液1mL注入色譜——質譜聯機對水中有機污染物進行分析檢測；并將余下的有機溶液真空干燥后以二甲基亞砜定容，進行Ames毒理試驗。所采用的色譜——質譜檢測條件及Ames毒理試驗條件與前期的研究工作相同。采用液上空間法測定水中氯仿和四氯化碳濃度。

3　試驗結果與分析

　　3.1　高錳酸鉀去除有機污染物及控制氯化副產物的效果
　　表1列出了高錳酸鉀處理系統門系統)與現行的常規處理工藝系統(Ⅱ系統)，對水中有機污染物去除效果的對比結果。兩套系統所采用的原水水質完全相同，因而僅對濾后與氯化消毒后水質進行了比較。在生產應用中，高錳酸鉀的投加量根據需要通過特制的設備控制在0.5～2mg/L可以看出，高錳酸鉀處理系統濾后水中有機污染物種類與濃度(以ΣRIC計)和水中EPA重點控制的有機污染物種類與濃度，均明顯低于不加高錳酸鉀的對照系統。水中有機污染物濃度越高、污染越嚴重，高錳酸鉀處理效果越顯著，值得注意的是，經高錳酸鉀處理過的水，在氯化消毒過程中生成的有機副產物種類也有較大幅度地下降，如表1。

　　*以GC-MS重建總離子流質量色譜圖的∑RIC計
　　3.2　高錳酸鉀對致突變物的去除與控制
　　進一步將夏季高錳酸鉀處理與現行常規給水處理除污染生產性試驗的毒理學檢測結果，進行了對比。結果表明，在水處理過程的各個階段所取的水樣，加S均表現出陰性結果(試驗結果略)，不加S 9 表現出陽性結果。說明該水庫的原水及在水處理過程的各階段水中，主要含有直接移碼型和直接堿基置換型致突變物質。
　　表2為應用TA 98 菌株檢測的致突變活性結果。原水水樣的移碼型致突變活性很低，7L水剛接近陽性。常規給水處理工藝系統(Ⅱ系統)和高錳酸鉀處理系統(I系統)濾后水的致突變活性均有所降低。Ⅱ系統氯化消毒后水的致突變活性明顯增加，3L水已達到了陽性，7L水的誘變指數高達5.44，而且具有顯著的劑量——反應關系，相關系數R 2 達0.89，說明在氯化消毒過程中有直接移碼型致突變副產物產生。I系統氯化消毒后仍具有顯著的劑量——反應關系，相關系數R 2 為0.98，但水的致突變活性顯著降低，對于TA 98 菌株7L水仍為陰性，相對于Ⅱ系統誘變指數下降67.1%，說明高錳酸鉀預處理可控制后續氯化消毒過程中移碼型致突變物質的生成。
　　高錳酸鉀處理系統(I系統)和現行的常規給水處理工藝系統(Ⅱ系統)對于水中直接堿基置換型致突變物質的影響，菌株采用TA 100 (不加S 9 )。由表2可見，該水庫原水中含有直接堿基置換型致突變物質，具有明顯的劑量——反應關系，相關系數R 2 為0.90，5L水即為陽性。經Ⅱ系統處理后水的致突變活性并沒有明顯改變，存在著明顯的劑量——反應關系，相關系數R 2 為0.99，5L、7L水均為陽性。但經I系統處理后，5L、7L水都由陽性轉變為陰性。氯化消毒后，Ⅱ系統3L水已達到了陽性結果，7L水的誘變指數已高達5.33。而I系統3L水的致突變活性已為陰性，5L、7L水的誘變指數比Ⅱ系統分別下降42%和30%。

　　3.3　高錳酸鉀預處理對氯仿和四氯化碳的控制效果
　　氯仿和四氯化碳是我國目前飲用水標準中對氯化消毒副產物進行控制的兩個主要指標。表3為冬季和次年夏季對氯化消毒后水中氯仿和四氯化碳的監測結果，表中所列數值為三次平行樣的平均值。由表可見，高錳酸鉀處理系統(I系統)氯化消毒后水中的氯仿和四氯化碳濃度明顯低于現行的傳統處理工藝(Ⅱ系統)。進一步說明高錳酸鉀預處理具有控制氧化消毒副產物的作用。

4　結論

　　生產性試驗結果表明，現行的傳統給水處理工藝不能有效地去除受污染水中的有機污染物，反而使之種類與濃度有所增加，特別是氯化消毒后增加幅度較明顯，水的致突變活性也有顯著的升高。
　　高錳酸鉀預處理能有效地去除受污染水中的多種有機污染物、降低水的致突變活性。此外，還能顯著地控制氯化消毒副產物，使水中有機污染物的數量和濃度均有顯著地降低，水的致突變活性由陽性轉變為陰性或接近陰性。
高錳酸鉀預處理可有效地降低后續氯化消毒過程中氯仿和四氯化碳的生成量，表明能有效地破壞氯仿和四氯化碳的前驅物質。

5　參考文獻

　　1.馬軍，李圭白，范萃苓，賈永新，“高錳酸鉀的氧化助凝效能研究”，中國給水排水，8(4)，1992，4-7
　　2.J. Ma,N. Graham, Guibai Li, "Effect of permanganate preoxidation in enhancing the coagulation of surface waters-aboratory case studies".J. Water SRT-qua,46 (1),1-11,1997
　　3.許國仁，馬軍，陳忠林，李圭白，“高錳酸鉀復合藥劑助凝生產性試驗”，給水排水
　　4.Jun Ma, Guibai Li," Laboratory and full-scale plant studies of permanganate oxidation as an aid in coagulation", Wat. Sci. Tech. ,27(11),1993,47-54
　　作者簡介:馬軍 教授
　　通訊處:150006 哈爾濱建筑大學市政環境工程學院435信箱
　　(收稿日期1997-01-20)
　　①本文作者還有許國仁。
　　②國家“八五”攻關項目和國家教委“跨世紀優秀人才計劃基金”贊助項目。