深圳市市政工程設(shè)計院
沈凌云 許國仁

　　飲用水水源的微污染問題已成為目前給水處理界研究人士關(guān)注的焦點問題之一，許多研究人士在從各個方面研究工作探討微污染水處理的新工藝、新技術(shù)，其中包括生物預(yù)處理、臭氧-活性炭吸附聯(lián)用、高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）預(yù)處理工藝等，這些新技術(shù)新工藝都對水中有機污染物的去除具有良好的效果。
　　本文著重對高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）預(yù)處理工藝在技術(shù)和經(jīng)濟方面的應(yīng)用分析，探討了其在微污染水中強化混凝強化過濾在技術(shù)和經(jīng)濟上應(yīng)用的可行性。
　　高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）是由高錳酸鉀（主劑）和輔劑組成的。系統(tǒng)的研究結(jié)果表明，高錳酸鉀復(fù)合藥劑具有優(yōu)越的強化混凝和強化過濾作用。主要表現(xiàn)在強化混凝、強化過濾去除濁度、色度、藻類、嗅味方面；去除水中的微量有機污染物和致突變活性物質(zhì)；降低鹵仿前質(zhì)和鹵仿生成量：取代預(yù)氯化；降低混凝劑的用量；降低水中總錳；適應(yīng)不同污染水體和不同溫度尤其是低溫低濁水體等方面都具有非常好的處理效果。
　　高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）是由高錳酸鉀（主劑）和輔劑組成的。其中鋪劑也是在水處理中衛(wèi)生部門同意使用的化學(xué)藥劑。已經(jīng)獲得頒發(fā)了高錳酸鉀復(fù)合藥劑飲用水化學(xué)處理劑衛(wèi)生安全許可證。
　　高錳酸鉀在給水處理中具有良好的基礎(chǔ)：高錳酸鉀在水中有如下的化學(xué)反應(yīng)：
　　MnO₄- +8H⁺ +5e=4H₂O+Mn²⁺ E=1.491V (酸性介質(zhì)）
　　MnO₄^- +4H⁺ +3e=2H₂O+MnO²E=1.695V (弱酸性介質(zhì)）
　　MnO₄^- +2H₂O +3e=40H^- +MnO²E=0.588V （中性和偏堿性介質(zhì)）
　　通過分析和實際試驗研究中發(fā)現(xiàn)在中性、弱堿性的常規(guī)水處理介質(zhì)中高錳酸鉀的反應(yīng)產(chǎn)物二氧化錳在水中溶解度極小，能夠被混凝沉淀、過濾有效地去除。在實際應(yīng)用工程中，控制好高錳酸鉀的投加量，水中殘留錳濃度不但不會超過飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，而且有利于源水中錳的去除。在除鐵除錳方面，高錳酸鉀氧化地下水和地表水中溶解性Fe²⁺和Mn²⁺的應(yīng)用已有四十多年的歷史，高錳酸鉀在中性條件下可以和水中的Mn²⁺發(fā)生如下反應(yīng)：
　　２MnO₄^- +2H₂O+3Mn²⁺=4H⁺ +5MnO₂ (中性介質(zhì)）
　　它可使溶解性的Fe²⁺和Mn²⁺轉(zhuǎn)化為可去除的物質(zhì)在后續(xù)處理過程中得到有效去除。前期的研究工作也表明，水中的Fe²⁺和Mn²⁺存在可提高高錳酸鉀的除有機污染效能。實際工程使用過程中未發(fā)現(xiàn)高錳酸鉀對水質(zhì)有不良影響。
　　錳是自然界中含量較高的元素，高錳酸鉀的制備工藝也比較簡單，高錳酸鉀原料的來源充足；高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）中鋪劑的來源也十分充足，同時高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）的制備也不復(fù)雜，易于工業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)量控制。
　　高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）產(chǎn)品是固體，在符合國家對氧化劑包裝、運輸、儲存標(biāo)準(zhǔn)要求的條件下可以安全地進行長距離的運輸，高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）的溶解投加方式與固體混凝劑投加方式類似，可以進行濕投和干投，投加簡便并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的準(zhǔn)確投加。高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）的價格相對便宜，在給水處理中投加量較小，可以保證水廠的正常使用。
　　經(jīng)對微污染水處理的經(jīng)濟效益分析，高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）工藝與其它做污染水的預(yù)處理工藝在設(shè)備投資、基建投資等方面的比較顯示出優(yōu)勢。
　　采用臭氧預(yù)氧化除微污染工藝需增設(shè)臭氧發(fā)生器、臭氧反應(yīng)接觸塔、空壓機、尾氣回收裝置及相應(yīng)的耐腐設(shè)施，其投資是巨大的，對于一個中等規(guī)模的水廠（10萬噸/日），投資高達千萬元。這是在發(fā)展中國家極少采用臭氧化除微污染工藝的主要原因。應(yīng)用高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）預(yù)處理工藝，主要投資是需增加一套高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）投加和控制系統(tǒng)，對于一個中等規(guī)模的水廠（10萬噸/日），其設(shè)備和基建設(shè)投資費用大約為臭氧工藝的1/20到1/50。
　　預(yù)氯化工藝雖然有許多副作用，但由于某種原因其設(shè)備投資和運行費用相對較低，目前在污染水處理中仍是中國普遍采用的預(yù)處理工藝，對于一個中等規(guī)模水廠（10萬噸/日），采用流量比例自動控制投加的預(yù)氯化工藝的設(shè)備和基建投資費用經(jīng)過測算仍為高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）預(yù)處理工藝的2倍左右。
　　臭氧預(yù)氧化工藝不僅在設(shè)備投資方面十分巨大，日常運行管理的費用也比較大。據(jù)測算臭氧在國內(nèi)的運行成本為0.05-0.1元/m3水，高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）的運行成本為0.015元/m3水左右，如果把強化混凝降低用量和取代預(yù)氯化降低氯的用量等方面統(tǒng)一考慮進去，投加高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）后整體的藥劑費用還會有所降低。高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）預(yù)處理和臭氧預(yù)氧化相比在運行成本方面具有優(yōu)勢。
　　預(yù)氯化在助凝、去除藻類等方面具有一定的效果。前期的研究中發(fā)現(xiàn)，高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）在強化混凝、強化過濾、取代預(yù)氯化助凝和除藻、降低混凝劑的用量等方面具有更好的效果。表1所列出的各種數(shù)據(jù)是以高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）和預(yù)氯化兩種預(yù)處理技術(shù)在達到或接近相同沉后出水或濾后出水濁度情況下，藥劑耗費量的比較。其中，水量以10萬m3/d的水廠計，一年可以在藥劑方面節(jié)約人民幣312.44萬元。在黃河水庫水中，較預(yù)氯化工藝年平均節(jié)約藥劑費用33.1%。以10萬m3/d用的水廠計，一年可以在藥劑方面節(jié)約人民幣196.19萬元。由于在許多情況下，預(yù)氯化沉后出水和濾后出水濁度不能達到高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）強化混凝過濾的效果，實際節(jié)約藥劑耗量情況較上述要高。
　　綜上所述，高錳酸四復(fù)合藥劑（CP）預(yù)處理強化混凝強化過濾除污染深度處理工藝，在技術(shù)是成熟的，在經(jīng)濟效益上也是良好的。在目前水污染日益加深的情況下，高錳酸鉀復(fù)合藥劑（CP）預(yù)處理強化混凝強化過濾除污染深度處理工藝一定能發(fā)揮良好的除污染功能，對人民的身體健康起到應(yīng)用的保護作用，造福于人民。（表附后）