徐景翼 賈霞珍
(天津市自來(lái)水集團(tuán)有限公司)

　　為了解決微污染水給凈水處理帶來(lái)的困難，過(guò)去通常用原水預(yù)氯化處理的方法來(lái)破壞膠體、氧化有機(jī)物為無(wú)機(jī)物或小分子有機(jī)物以使混凝效果改善，從而達(dá)到水凈化的目的。由于在原水中大量加氯所產(chǎn)生的三氯甲烷等對(duì)人體有致癌的潛在危險(xiǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)近十余年研究，已普遍采用在常規(guī)處理工藝前增加生物預(yù)處理、臭氧代替預(yù)氯處理和在常規(guī)處理工藝后增加活性炭過(guò)濾(或生物慢濾池)的深度處理，以使凈化處理后的水更為安全可靠。我國(guó)大部分水廠采取常規(guī)水處理工藝，且正積極尋求適合國(guó)情的處理技術(shù)與措施。
　　天津市中心區(qū)供水系統(tǒng)有5個(gè)水廠，總能力203×10⁴m³/d。水廠的水源是從234km以外的灤河潘家口水庫(kù)引來(lái)，水源水質(zhì)較好，只是輕度污染。由于存在污染，使引水線路上的中間水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化加劇，導(dǎo)致季節(jié)性藻類繁殖，嚴(yán)重影響水廠處理和處理后的水質(zhì)。
　　在藻類高發(fā)季節(jié)，原水的特征為：
　　①COD_Mn達(dá)10～12mg/L，是一般季節(jié)的3～4倍；
　　②水的pH值增高，可達(dá)8.5～9.0；
　　③ζ電位高；
　　④葉綠素測(cè)定值高，一般在20mg/L，最高可達(dá)90mg/L。
　　為了保證供水水質(zhì)一般采用預(yù)氯化的措施，通過(guò)增加對(duì)原水處理前投氯量來(lái)破壞水中膠體，抑制藻類。為了尋求更好的含藻水解決辦法，天津自來(lái)水公司對(duì)利用KMnO₄替代預(yù)氯化進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得出了一些試驗(yàn)結(jié)論，下面分別進(jìn)行討論。

1.實(shí)驗(yàn)

　　①天津新開(kāi)河水廠夏季進(jìn)行了采用KMnO₄替代氯氧化的試驗(yàn)。源水的水質(zhì)列于表1。試驗(yàn)時(shí)用FeCl₃作為混凝劑，取其最佳投量10mg/L，在裝有1 L水樣的燒杯中加入不同劑量的KMnO₄^，以100r/min快速攪拌3min，然后以40r/min攪拌7min，靜置沉降10 min后取上清液測(cè)細(xì)菌總數(shù)、COD_Mn?、余濁，結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2、圖3。

　　②取KMnO₄的特征吸收波長(zhǎng)520nm，該波長(zhǎng)下的吸光度可以反映KMnO₄濃度變化情況。首先作KMnO₄濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線，在5個(gè)燒杯中分別投入0.05mg/L、1.0mg/L、1.5 mg/L、2.0mg/L、2.5mg/L的KMnO₄。反應(yīng)一定時(shí)間后，測(cè)其吸光值，從而可得到KMnO₄投加量與剩余量之間的關(guān)系(見(jiàn)圖4)。?

　　③ 取1、2、3、4號(hào)燒杯，每隔0.5h向每個(gè)燒杯中投加1mg/L的KMnO₄，待最后一個(gè)燒杯加入KMnO₄后，立即測(cè)其吸光度，可得到KMnO₄隨時(shí)間變化的衰減曲線(見(jiàn)圖5)。

2 結(jié)果與討論

2.1 KMnO4對(duì)水中有機(jī)物的影響(氧化助凝作用)
　　從圖1、圖2中可以看出，隨KMnO₄投量的增加，細(xì)菌總數(shù)呈下降的趨勢(shì)，COD_Mn?的去除率增大。KMnO₄投量大于3mg/L時(shí)COD_Mn曲線趨于平緩。即使投量再增加，曲線變化也不明顯，這表明KMnO₄對(duì)水中有機(jī)物有明顯的去除作用，曲線趨于平緩是由于KMnO₄對(duì)水中有機(jī)物作用基本完全而致。圖3表示KMnO₄對(duì)灤河水混凝效果的影響。可以明顯看出，對(duì)于各種混凝劑， KMnO₄投量為1mg/L時(shí)，余濁降至最低。KMnO₄投量增加時(shí)，余濁又趨于升高。這可能是由于過(guò)量的KMnO₄導(dǎo)致產(chǎn)生粉紅色，影響到濁度的測(cè)定，而且過(guò)量的Mn^7＋在后續(xù)處理設(shè)備中難以完全去除。因此，KMnO₄只有在合適的投量時(shí)才具有明顯的助凝作用。這一投量隨原水水質(zhì)不同而變化，見(jiàn)表2。

2.2 KMnO4投加量與剩余量的關(guān)系
　　圖4是KMnO₄投加量與剩余量的關(guān)系曲線。從圖中顯見(jiàn)，當(dāng)KMnO₄與水樣的接觸時(shí)間為一定值時(shí)，不同濃度的KMnO₄溶液與水中有機(jī)物相互作用，其消耗量基本相同，這表明KMnO₄消耗量主要取決于有機(jī)物濃度，投入KMnO₄越多，剩余的KMnO₄越多。對(duì)于天津的灤河水而言，KMnO₄與水中有機(jī)物作用消耗量為0.45～0.5mg/L，即試驗(yàn)中水樣所需KMnO₄為0.45～0.5mg/L。但值得注意的是KMnO₄投量為0.5mg/L時(shí)，根據(jù)水樣所需KMnO₄量其剩余量應(yīng)接近0mg/L(圖4中虛線部分)，然而實(shí)際剩余量為0.25mg/L(圖中實(shí)線部分)，這是由于KMnO₄投量過(guò)低時(shí)它與水中有機(jī)物反應(yīng)緩慢所至。KMnO₄投量加大后，MnO₂的產(chǎn)生對(duì)氧化反應(yīng)起到了催化作用。國(guó)際上一些學(xué)者研究表明：KMnO₄投量低于1mg/L時(shí)對(duì)有機(jī)物影響不大，這與本試驗(yàn)結(jié)果觀點(diǎn)一致。
2.3 KMnO₄的接觸時(shí)間與剩余量之間的關(guān)系
　　KMnO₄與水中有機(jī)物的接觸時(shí)間又是一個(gè)重要參數(shù)，圖5是不同接觸時(shí)間下KMnO₄消耗量的曲線，可以看出，KMnO₄與水樣接觸時(shí)間越長(zhǎng)，消耗量越多，而當(dāng)時(shí)間達(dá)到某一定值時(shí)，再延長(zhǎng)接觸時(shí)間，消耗量變化不大。對(duì)于灤河水而言，接觸時(shí)間應(yīng)為1h，此時(shí)，KMnO₄的濃度為原來(lái)的一半，再延長(zhǎng)時(shí)間，曲線趨于平緩，所以說(shuō)，在現(xiàn)有工藝條件下合理地采用KMnO₄與水的接觸時(shí)間，有利于KMnO₄充分發(fā)揮作用。
2.4 KMnO4對(duì)三氯甲烷的影響
　　有些專家對(duì)KMnO₄代替預(yù)氯化時(shí)THMs的形成進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果示于表3。很顯然，利用KMnO₄法生成的THMs比預(yù)氯化要少得多。天津?qū)肒MnO₄替代預(yù)氯化后對(duì)三氯甲烷的形成進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)際的水處理工藝，在水樣中加氯進(jìn)行預(yù)處理，然后投加混凝劑，混合、絮凝、沉淀，在沉淀后的上清液中加氯以模擬最終的消毒工藝，水樣恒溫放置24 h后測(cè)鹵代烴濃度，其它水樣以KMnO₄取代加氯，其余處理步驟同上。結(jié)果見(jiàn)表4，試驗(yàn)表明：在一定的投量下，預(yù)KMnO₄后再對(duì)處理水進(jìn)行最終氯消毒可以較大幅度地降低鹵代烴的生成量。

參考文獻(xiàn)

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　　3.Anthony G Mayers. Evaluating alternative disinfectant for THM control in small system. AWWA,1990;(6)

　　作者通訊處：300040　天津和平區(qū)建設(shè)路54號(hào)
　　(收稿日期1998-06-05)