許國仁 李圭白

摘 要：在高錳酸鉀復合藥劑預處理工藝強化過濾去除微污染水中色度、濁度和有機物效果的性試驗研究中發現：高錳酸鉀復合藥劑預處理工藝對水中色度、濁度、藻類和有機物的去除效果十分理想，強化過濾去除效果要大大優于預氯化工藝和聚合硫酸鐵混凝工藝的去除效果。試圖提出水體污染條件下強化處理的概念。
　　關鍵詞： 有機物 色度 濁度 高錳酸鉀 強化過濾

1．微污染水的強化處理工藝

　　目前中國水源污染仍呈發展之勢，90%以上的城市水域污染嚴重，近50%的重點城鎮水源水質不符合飲用水水源的水質標準，都檢測出多種有機污染物，其中有些是EPA規定的優先檢出物，對人體有致癌、致突變、致歧性危害。飲用水源的污染不僅直接危害人們的身體健康，同時也制約著國民經濟的進一步的發展。如果不進行及時治理，將無未受到污染的水可取。
　　大量的研究證明：由于水中溶解性有機物的大量增加使水中的體系平衡發生改變，使水中膠體顆粒穩定性朝增加的方向轉化。這在水處理中表現為水中膠體顆粒難以脫穩，有機污染物難以去除，混凝劑的投加量大大增加，水處理成本大幅度上升。其原因主要是溶解性有機物的高帶電性和強親水性，其包裹和吸附在無機膠體顆粒表面，使無機膠體的負電性增強，親水性增加。常規的混凝、過濾處理工藝在一些原水污染條件下不能使處理后的水符合飲用水的水質標準，因而已經不適應微污染原水水質處理的要求。
　　針對目前不斷提高的飲用水水質標準和日益惡化的源水水質條件，水污染處理的研究需要從機理和工藝技術水平上有一個全面的提高，微污染水處理已不僅僅是濁度和細菌的去除，而是需要有多個目標的去除。包括進行水的強化處理和深度處理。其中水的強化處理是針對當前不斷提高的水質標準，在現有的工藝基礎上經過改進、優化和新增以去除濁度、病毒微生物及有機污染物（在有機污染物存在的條件下）以及由有機污染物引起的色度、嗅味、藻類、藻毒素、鹵仿前質、致突變物質等為主要目標的，并使之達到不斷提高的水質標準的水處理工藝歸為水的強化處理工藝（Enhanced Treatment Process），其中最關鍵的工藝環節是強化混凝工藝和強化過濾工藝。
　　目前微污染水強化處理采用的主要方法一般是在現有的常規處理工藝基礎上加上吸附法、生物預處理、化學預氧化處理等方法以去除水中有機污染物，以期得到安全、合格飲用水。這些方法處理后水質能夠得到較大的改善，但是還不能說達到完全無害的水質標準，需要研究人員進行更深入的研究工作。
　　我國的環境保護相對落后和經費相對有限，決定了對已受污染的飲用水水源在水處理流程中的強化和深度處理在相當長時期內，都是一項重要的研究課題。其中尋找經濟高效的污染水強化處理工藝對于今天的中國國情和污染水體具有極為重要的意義。
　　從長遠的發展觀點來看，人民的物質文化生活水平不斷提高，飲用水的水質指標日益嚴格，因而飲用水的深度處理工藝勢在必行。飲用水的深度處理的水質標準是一個值得深入探討的課題。需要多學科的研究成果支持。

2．高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化過濾效能的研究

2.1 影響過濾效果的源水方面的因素
影響過濾效果的源水方面因素一般主要有源水的溫度、濁度和有機物的種類、濃度等因素。
溫度對過濾效果的影響十分巨大。一般是高溫有利于過濾，低溫不利于過濾。原因主要有：相對于高溫時，低溫時水的粘度大，水中的膠體顆粒的布朗運動的能量減弱，顆粒間的碰撞機會減少，水中微絮凝效果較差，同時影響到膠體顆粒和濾池濾料間相互碰撞吸附截留的效果；水的粘度增大時，水流的剪切力也增大，影響微絮凝顆粒的長大，從而影響到膠體顆粒和濾料間相互碰撞吸附截留的效果，不利于過濾。
　　濁度對過濾效果的影響也很大。一般認為，濾池進水濁度高意味著混凝效果不理想，膠體未完全脫穩（非直接過濾工藝），相對來說過濾效果較差。
　　隨著環境污染的加重，水中有機物種類越來越多，濃度越來越大，因此水中有機物對過濾的影響越來越被重視。水中有機物的增加，使水中體系各項平衡被打破，朝著膠體穩定性增加的方向發展。許多研究和實際觀測都得出相同的結論，水中有機物濃度的增加使濾池發生污染現象：過濾失效或過濾效果減弱，經常出現濾池出水濁度和濾池進水濁度相差無幾或降低幅度很低的情況發生。作者稱之為濾池中毒。“濾池污染（濾池中毒）”的提出對于研究強化過濾的機理方面問題具有積極意義。濾池污染（濾池中毒）現象有輕有重，它的區分主要視截留膠體雜質的效果而定。濾池污染（濾池中毒）是原水有機物濃度較高，預處理去除有機污染的工藝不存在或效果較差時，在濾池中發生的特定現象。濾池發生有機物污染的現象，它的特征之一是濾料觸摸的感覺發滑和發粘，表明濾池中的濾料已被有機物所包圍，部分或全部失去了對膠體雜質的吸附和截留作用。也就是說，水中的有機物濃度越高，越不利于過濾。微污染水體的處理必須實行強化過濾工藝^[4]。
　　綜上所述，低溫低濁高有機污染的水是過濾最難以處理的。因此強化高有機污染地表水的過濾，尤其是強化低溫低濁高有機污染地表水的過濾是一個迫切需要研究和解決的課題。
　　高錳酸鉀復合藥劑由高錳酸鉀（主劑）和其它多種藥劑（輔劑）組成。其在微污染水預處理中具有極好的協同作用^[4]。前期作者發現了高錳酸鉀復合藥劑（CP）及其在強化混凝方面具有優異的表現^[1][4]。在“強化低溫低濁高有機污染地表水的過濾”這一課題的研究中，發現在過濾工藝的前段使用高錳酸鉀復合藥劑（CP）進行預處理具有十分優異的強化過濾效能。
　　本文主要進行高錳酸鉀復合藥劑（CP）預處理工藝強化過濾除濁、除有機物和去除由有機污染引起的色度、藻類、嗅味等的效能研究。在試驗中，選擇了北方受到有機污染較為嚴重的松花江和黃河最下游取自黃河的水庫水作為研究對象進行研究。
2.2 高錳酸鉀復合藥劑（CP）對黃河下游低溫低濁高污染水庫水強化過濾研究
2.2.1 試驗背景與方案

　　試驗所在G水廠位于黃河最下游入海口附近，源水為水庫蓄積的豐水期取自最下游的黃河水，而目前黃河下游受到的污染卻日益加重；黃河頻繁斷流，并且斷流時間越來越長，1997年達到了280天，水庫中蓄積的作為飲用水源的黃河水貯存周期越來越長；水庫上游及周邊的工農業的不斷發展，排入水體中未經處理的工業廢水和居民生活污水不斷增多，這一切導致污染問題日漸突出，有機污染物、氨氮、藻類、嗅味等污染指標的增高，同時，水廠出廠水的濁度高居不下；源水中的污染也導致了近年來水中色度逐年增高。圖1為該水庫歷年色度的變化曲線。如何強化污染水的濁度去除效果、降低出廠水中的色度，對污染源水進行深度處理，進一步改善供水水質是許多水廠面臨的重大水質難題之一。
　　G水廠處理工藝為常規處理工藝，前處理工藝為預氯化，混凝劑為聚合硫酸鐵(液體，濃度：30%，文中數值以液體重量計)。由于水中有機污染物的增多，導致混凝效果的惡化，影響過濾效果，出水的濁度、色度未能有效的去除，水廠分別采用預氯化、粉末活性炭吸附或將聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁混合投加等處理技術強化去除水中的濁度、色度，但卻不能取得滿意的效果。尋找一種有效強化去除濁度、色度的方法，成為處理污染水體的水廠面臨的一項重要任務，本試驗是在這一背景下進行的。

　　生產性試驗以現有水廠的處理工藝為基礎，在實際工程中投加高錳酸鉀復合藥劑，檢測水經過高錳酸鉀復合藥劑處理后的濁度、色度和其它一些化學指標，并和投加聚合硫酸鐵、預氯化工藝去除色度、濁度效果進行對比。判斷出高錳酸鉀復合藥劑預處理工藝在實際生產中強化過濾去除濁度和色度的適應性和使用效果。
2.2.2 試驗方案與結果分析
　　G水廠試驗時間為12月下旬，原水溫度為3-3.5度，原水濁度平均為10.8-20NTU，原水色度為18度。COD：6.1mg/l，屬于低溫低濁污染難于處理類的水體。圖2為1-5月該水廠原水和出廠水的色度比較，反映出色度的去除相當困難，說明原水受到了較為嚴重的有機污染。圖3為水廠的工藝流程圖。試驗中一套流程投加高錳酸鉀復合藥劑和聚合硫酸鐵，另外一套流程預投氯和聚合硫酸鐵，對比兩種工藝對濁度和色度的去除效果。
　　由于原水的濁度低，在澄清池中不能形成泥渣懸浮層，因此本次試驗中澄清池的作用失效，而直接進行過濾，這對檢驗高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化過濾效能試驗是一次較好的機會。本次試驗在投加混凝劑、高錳酸鉀復合藥劑（CP）后，直接進行過濾，進行高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化過濾的效能檢測。

　　圖4—圖5為高錳酸鉀復合藥劑去除G水廠濁度、色度的生產性試驗結果。
　　從圖4中可以看出高錳酸鉀復合藥劑預處理（CP：0.4mg/l， PFS：14mg/l）對水中濁度去除為：濾池出水0.3-2.9NTU，平均為：1.2NTU，原水平均濁度：15.1NTU，去除率：92% 。預氯化和聚合硫酸鐵混凝（Cl2：3mg/l，PFS：14-18mg/l）對水中濁度去除為：濾池出水平均濁度：5.0NTU，去除率：67% ，在此高錳酸鉀復合藥劑預處理工藝較預氯化和聚合硫酸鐵混凝濾后水濁度降低76%。
　　當高錳酸鉀復合藥劑預處理工藝中降低聚合硫酸鐵和提高高錳酸鉀復合藥劑（CP：0.8mg/l，PFS：8mg/l）的投量時發現，濁度去除效果更好：濾池出水0.1-1.0NTU，平均為：0.4NTU，去除率：97% 。預氯化和聚合硫酸鐵混凝（Cl2：3mg/l，PFS：20mg/l）對水中濁度去除分別為：濾池出水濁度2.5-4.5NTU，平均出水濁度：3.3NTU，去除率：78% ，在此高錳酸鉀復合藥劑預處理工藝較預氯化和聚合硫酸鐵混凝濾后水濁度降低88%的同時，混凝劑聚合硫酸鐵（PFS）節約42.9%-60%。
　　從圖5中可以看出，高錳酸鉀復合藥劑預處理（PFS：14mg/l，CP：0.4mg/l）對水中色度去除：濾池出水色度為5度，去除率：72% 。預氯化和聚合硫酸鐵混凝（Cl2：3mg/l，PFS：14-18mg/l）對水中色度去除：濾池出水色度為13度，去除率：28% ，在此高錳酸鉀復合藥劑預處理較預氯化和聚合硫酸鐵混凝濾后水的色度去除率提高44%，濾后水色度降低62%。
　　高錳酸鉀復合藥劑預處理工藝中降低聚合硫酸鐵和提高高錳酸鉀復合藥劑（PFS：8mg/l ，CP：0.8mg/l）的投量時發現對水中色度去除：濾池出水色度為2-3度，平均出水色度為2.5度，去除率：83-89% 。預氯化和聚合硫酸鐵混凝（Cl2：3mg/l，PFS：20mg/l）對水中色度去除：濾池出水色度為13度，去除率：28% 在此高錳酸鉀復合藥劑預處理較預氯化和聚合硫酸鐵混凝濾后水色度去除率高出55%-61%，濾后水色度降低81%。
　　本次試驗的另外一個發現是高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化過濾對原水濁度負圖荷變化沖擊的承受能力比較強。從圖4中可以發現原水的濁度變化較大，濁度從10NTU變化到20NTU，變化幅度接近100%。原水濁度的變化經歷了兩個周期。第一個周期中原水濁度從12NTU上升到20度，上升了67%，預氯化和聚合硫酸鐵混凝工藝中聚合硫酸鐵的投加量從14mg/l提高到18mg/l，增加幅度為29%，但濾后出水濁度最高值接近8NTU，較濾后平均出水5NTU相比，絕對誤差接近3NTU，反映出預氯化和聚合硫酸鐵混凝工藝在微污染存在的條件下對原水濁度變化沖擊的承受能力較弱；相應的高錳酸鉀復合藥劑（PFS：14mg/l，CP：0.4mg/l）強化過濾在整個濁度變化周期中，尤其是在原水濁度升高的時間段內，濾后出水濁度一直穩定在0.5-1.0之間，平均值為0.75NTU，絕對誤差在0.25NTU，這一期間混凝劑的投加量一直未改變，顯示出高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化過濾在污染存在的條件下對原水濁度變化沖擊的承受能力十分良好。
　　同樣第二個原水濁度變化周期的情況也證明了高錳酸鉀復合藥劑（CP）抵抗原水濁度變化的沖擊的能力十分良好。第二個周期中原水濁度從10NTU上升到19.3NTU，上升了93%，預氯化和聚合硫酸鐵混凝工藝中聚合硫酸鐵的投加量從14mg/l提高到20mg/l，增加幅度為43%，濾后出水濁度最高值4.5NTU，較濾后平均出水3.3NTU相比，絕對誤差1.2NTU，反映出預氯化和聚合硫酸鐵混凝工藝在微污染存在的條件下對原水濁度變化沖擊的承受能力仍較弱，需要通過大量增加混凝劑的投量的方法才能抵抗原水濁度變化對濾池的沖擊；相應的高錳酸鉀復合藥劑（PFS：8mg/l，CP：0.8mg/l）強化過濾在整個濁度變化周期中，尤其是在原水濁度升高的時間段內濾后出水濁度一直穩定在平均值為0.4NTU左右，最高值為0.9NTU，絕對誤差在0.5NTU，這一期間混凝劑的投加量一直未改變而且較前一周期投量減少43%。高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化混凝與預氯化和聚合硫酸鐵混凝工藝相比，在混凝劑降低60%的同時，濾后出水仍然穩定在0.4NTU左右，再一次說明了高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化過濾在微污染存在的條件下，抵抗原水濁度變化的沖擊能力十分良好。
　　圖6為高錳酸鉀復合藥劑預處理強化過濾對水中有機物類的去除效果，紫外254波長的吸光度數值，在反映水中有機物類物質濃度的方面具有一定的意義。從圖中可以看出，原水UV254吸光度數值為：0.117。高錳酸鉀復合藥劑預處理工藝（PFS：8mg/l，CP：0.8mg/l）濾后水中UV254吸光度數值為：濾池出水0.066，降低44% 。預氯化和聚合硫酸鐵混凝工藝（Cl₂：3.0mg/l，PFS：20mg/l）濾后水中UV254吸光度數值為：濾池出水：0.081，降低31%， 在此高錳酸鉀復合藥劑預處理工藝較預氯化和聚合硫酸鐵混凝工藝濾后水UV254吸光度數值降低19%。
　　這些結果從一個側面反映出高錳酸鉀復合藥劑（CP）在強化過濾方面對有機物的高效去除作用。

2.3 高錳酸鉀復合藥劑（CP）對黃河下游高溫低濁高污染水庫水強化過濾研究
2.3.1 試驗背景
　　黃河斷流時間不斷的延長，迫使黃河下游以黃河作為主要水源的各個城市不得不修建蓄水庫，在黃河豐水期引黃河水進入蓄水庫，一方面將黃河水的大量泥沙進行預沉，另一方面蓄水以備黃河斷流期使用。黃河下游近年來有機污染日益加重，加之蓄水庫一般較淺，水庫中源水的貯存周期長，夏季陽光充足，溫度較高，藻類易繁殖，并產生嗅味，有的在冬季還有加重的趨勢。
　　高錳酸鉀復合藥劑（CP）預處理強化過濾去除藻類和嗅味試驗以夏季黃河下游Z市取自黃河的水庫水作為研究對象，主要進行了高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化混凝、強化過濾對水中嗅味和藻類去除效果的研究，并檢測了其它的物理和化學指標，通過對高錳酸鉀復合藥劑（CP）預處理強化過濾去除藻類和嗅味生產性試驗，研究高錳酸鉀復合藥劑（CP）預處理工藝對藻類和嗅味強化去除的效能。
　　試驗水廠夏季藻類較多，水中嗅味很大，單獨投加混凝劑不能解決問題，該廠采用預氯化滅藻、去除嗅味，但預氯化產生的嗅味更大，居民反映強烈。
　　試驗在夏季進行，水溫26℃，源水藻類：2000~3000*10⁴個/L，嗅味2級，濁度8.3-10NTU，COD_Mn：5.9mg/l，pH：9.0。試驗采用穩定水量，考察不同的預處理工藝對源水進行處理并經混凝、過濾后對水中的嗅味、藻類、濁度、COD_Mn、pH值進行觀測的方法。每一工藝流程改變后都穩定8~12小時，然后進行取樣檢測。藻類的檢測采用顯微鏡查數的方法；嗅味的檢測采用加熱超過60℃，多人檢驗，取平均值的方法；濁度、COD_Mn、pH值采用標準檢測方法進行檢測。
　　由于源水的濁度低，在澄清池中不能形成泥渣懸浮層，因此本次試驗中澄清池的作用失效，而直接進行過濾，這對檢驗高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化過濾去除藻類和嗅味物質的效能是一次較好的機會。本次試驗在投加混凝劑聚合氯化鋁（PAC）、高錳酸鉀復合藥劑（CP）后直接過濾，進行高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化過濾去除藻類和嗅味物質的效能研究。
2.3.2 試驗結果分析
　　表1是高錳酸鉀復合藥劑去除嗅味試驗結果，從中可以看出，單獨聚合氯化鋁（PAC）對嗅味的去除基本沒有作用，進水嗅味2級，濾后嗅味水仍為2級；單獨高錳酸鉀預處理，濾后水能夠去除水中的一定嗅味，源水嗅味為2級，濾后水嗅味為1級；而高錳酸鉀復合藥劑預處理，在投量僅為0.24mg/l，PAC投量僅為2.7mg/l，濾后水的嗅味就為0級，對嗅味的去除效果達到100%，遠好于單獨聚合氯化鋁（PAC：5.4mg/l）和高錳酸鉀預處理（KMnO₄：0.5mg/l，PAC：5.4mg/l）對嗅味的去除效果，而混凝劑的耗費量僅為它們的一半。

表1 高錳酸鉀復合藥劑預處理對水中嗅味的去除生產性試驗（濾后水）

1

測試項目

嗅味（級）

工藝流程

源水

濾后水

去除率

1、聚合鋁5.4mg/l

2 級

2 級

0

2、聚合鋁5.4mg/l+KMnO₄(0.5mg/l)

2 級

1 級

50%

3、聚合鋁2.7mg/l+復合藥劑 (0.24mg/l)

2 級

0 級

100%

4、聚合鋁2.7mg/l+復合藥劑(0.5mg/l)

2 級

0 級

100%

5、聚合鋁5.4mg/l+復合藥劑(0.24mg/l)

2 級

0 級

100%

6、聚合鋁5.4mg/l+復合藥劑(0.5mg/l)

2 級

0 級

100%

7、聚合鋁5.4mg/l+復合藥劑(0.5mg/l)

2 級

0 級

100%

　　圖7是高錳酸鉀復合藥劑強化過濾去除藻類試驗結果，從中可以看出，（圖中序號所代表的工藝流程同表1，以下同）高錳酸鉀復合藥劑（CP）對藻類的去除效果遠較單獨聚合氯化鋁(PAC)和高錳酸鉀預處理為好，高錳酸鉀復合藥劑（CP）對藻類的去除率：濾后水一般都達80%以上，而高錳酸鉀復合藥劑的投量僅為0.24~0.5mg/l，混凝劑（PAC）的投量 2.7~5.4mg/l，去除率最高達到92%（PAC：2.7mg/l，CP：0.5mg/l）；而單獨投加PAC：5.4mg/l時，對藻類的去除率：濾后水為57.1%；投加KMnO₄ ：0.5 mg/l預處理，PAC：5.4mg/l CP：0.5mg/l）預處理強化過濾去除藻類與單獨投加混凝劑聚合氯化鋁（PAC：5.4mg/l）和高錳酸鉀預處理（KMnO₄ ：0.5 mg/l）相比，在混凝劑聚合氯化鋁（PAC）節約50%的情況下，對藻類的去除率分別提高了34.7%和28.2%，優勢十分明顯。

　　圖8是高錳酸鉀復合藥劑（CP）預處理強化過濾去除水中COD_Mn試驗結果，從中可以看出，高錳酸鉀復合藥劑（CP）對水中COD_Mn的去除效果相對較好（PAC：5.4mg/l，CP：0.5mg/l），COD_Mn去除率：濾后水達到55.0%；高錳酸鉀預處理（PAC：5.4mg/l，KMnO₄ ：0..5mg/l）對COD_Mn的去除率：濾后水為26.1%；單獨聚合氯化鋁混凝（PAC：5.4mg/l）對COD_Mn的去除率：濾后水為18.2%。在此高錳酸鉀復合藥劑預處理強化過濾去除COD_Mn較單獨投加混凝劑聚合氯化鋁和高錳酸鉀預處理相比對COD_Mn的去除率分別提高了36.8%和28.9%，表明高錳酸鉀復合藥劑對有機物的去除率相對也是較高的。
　　圖9是高錳酸鉀復合藥劑強化過濾去除水中濁度試驗結果，可以看出，高錳酸鉀復合藥劑（CP）對水中濁度的去除效果十分顯著（CP：0.5mg/l， PAC：5.4mg/l），濁度去除率：濾后水達到92~97%；高錳酸鉀預處理（KMnO₄ ：0.5mg/l，PAC：5.4mg/l）對濁度的去除率：濾后水達到54%；單獨聚合氯化鋁混凝（PAC：5.4mg/l）對濁度的去除率：濾后水達到60%；在此高錳酸鉀復合藥劑預處理強化過濾去除濁度較單獨投加混凝劑聚合氯化鋁和高錳酸鉀預處理對濁度的去除率分別提高了32%-37%和38%-43%。

2.4 高錳酸鉀復合藥劑對水中微量有機污染物去除效能的研究
2.4.1 試驗方案與過程
　　原水水樣取自松花江哈爾濱段，試驗在冬季進行，也就是松花江枯水期,水質污染較為嚴重的時期。原水水質：CODMn：6.4ｍg/l；濁度：20度左右；pH：7.2—7.3；溫度：0℃左右；色度：40度左右。
　　由于源水溫度極低、濁度較低、水質污染較重，屬于典型的低溫低濁污染重難處理的水體，選擇低溫低濁污染較重時期的水體進行處理，具有多方面的重要意義。
　　試驗重點考察源水、單獨投加聚合氯化鋁、預氯化與聚合氯化鋁共同處理、高錳酸鉀預處理與聚合氯化鋁共同處理、高錳酸鉀復合藥劑預處理與聚合氯化鋁共同處理后的濾后水體中的微量有機物的數量和種類，通過分析和比較，得出了不同工藝對水中有機物去除的不同性能的評價結論。
　　1）水樣的處理工藝過程
　　原水水樣在投入藥劑混凝之后,經過1分鐘的快速混合和反應，然后經過10分鐘的絮凝反應，40分鐘沉淀，然后進行過濾，濾速為15m/h，取濾后水進行富集。
　　本次試驗的化學藥劑高錳酸鉀采用化學分析純試劑；次氯酸鈉采用液體分析純試劑；聚合氯化鋁采用唐山產的聚合氯化鋁，性能較為穩定；高錳酸鉀復合藥劑采用分析純試劑。
　　水樣編號、聚合氯化鋁的投加量、高錳酸鉀的投加量、氯的投加量、高錳酸鉀復合藥劑的投加量等數據詳見下表：

表 2 不同處理工藝的藥劑投加量

水樣編號

聚合氯化(PAC) mg/l

預氯化mg/l

高錳酸鉀mg/l

高錳酸鉀復合藥劑mg/l

富集水樣體積 l/水樣

1

___

___

___

___

18

2

13

___

___

___

18

3

13

4.0

___

___

18

4

13

___

1.0

___

18

5

13

___

___

2.3

18

　　

　　2）水樣的富集與濃縮
　　富集水樣體積為18L，富集的樹指采用ＸＡＤ—２樹指，使用前用重蒸乙醚、二氯甲烷、甲醇分別在索氏提取器中提取８小時，將樹脂保存在甲醇中備用，富集前采用濕法裝柱。
　　吸附柱采用特制的玻璃柱，規格為Ф１０mm＊２００mm，在吸附柱底部塞入經高溫處理過的玻璃棉，濕法裝入８cm的樹脂，然后在樹脂上部塞入一些玻璃棉，打開活塞放出甲醇，同時用二次蒸餾水反復沖洗，關閉活塞，使液面高于樹脂的高度。
　　吸附柱上端用帶有磨口的玻璃管與之相連，玻璃管上端用干凈的乳膠管與之相連，乳膠管連入待富集的水樣，采用虹吸的方式使水流過ＸＡＤ—２樹脂，水量的調節采用旋轉吸附柱下端的活塞的方法來控制，水量一般控制在40—50ml，富集18L水樣之后，關閉活塞，停止富集。富集柱中保持一定的水樣，密封后等待洗脫。
　　本次試驗采用乙醚進行洗脫洗(脫用的乙醚是經過二次蒸餾的分析純乙醚),洗脫時先將吸附柱中的水吹凈，然后用乙醚約50ml浸泡20分鐘，然后用碘鉀瓶搜集，重復三次。
　　將待濃縮的洗脫液先進行脫水處理，用經過高溫干燥的無水硫酸鈉進行脫水作用，然后使用旋轉薄膜蒸發器在40度時濃縮到1ml，進行有機物測定。在進行有機物的測定時，再將1ml的樣品濃縮至0.3ml。
　　3）水樣的測定
　　有機物的分析采用HP 5890-5971GC/MS進行分析，儀器條件：
　　色譜條件：HP-5MS柱，柱長：30米，內徑：0.25mm,載氣：He 。進樣口溫度：250℃，接口溫度：280℃。進樣量：0.2μl,柱溫起始：50℃,保持5min,以5℃/min速度升至200℃保持1min,再以10℃/min,升值280℃,保留10分鐘。
　　質譜條件：離子源溫度：180℃，電離方式EI，電子能量：70ev，前級壓力：60mTor掃描質量范圍：50-55℃。
2.4.2 試驗的結果與分析
　　XGR-1D,XGR-2D,XGR-3D,XGR-4D,XGR-5D分別為源水、單獨投加聚合氯化鋁、預氯化與聚合氯化鋁共同處理、高錳酸鉀預處理與聚合氯化鋁共同處理、高錳酸鉀復合藥劑預處理與聚合氯化鋁共同處理后的濾后水的重建總離子流質量色譜圖。

　　從表3中可以看出，源水檢出有機物數量為153個；源水+PAC為137個；源水 +PAC+Cl₂為99個；源水+PAC+KMnO₄為84個；源水+PAC+CP為51個。不同處理工藝的有機物數量與源水比較的去除率分別為：源水+PAC為10.5%；源水+PAC+CL2為35.3%；源水+PAC+KMnO4為45.1%；源水+PAC+CP為66.7%。

表3 不同處理工藝的濾后水中的有機物數量及峰面積比較

水樣（濾后水）

檢測出的有機物的數量

不同處理工藝的有機物數量與源水的比較

不同處理工藝的有機物數量的去除率

檢測出的有機物峰面積

不同處理工藝的有機物峰面積與源水比較

不同處理工藝的有機物峰面積去除率

1.源水

153

100%

0.0%

2.3*10¹⁰

100%

0.0%

2.源水+PAC

137

89.5%

10.5%

6.6*10⁹

28.7%

72.3%

3.源水+PAC+CL₂

99

64.7%

35.3%

4.8*10⁹

20.9%

79.1%

4.源水+PAC+KMnO₄

84

54.9%

45.1%

4.1*10⁹

17.8%

82.2%

5.源水+PAC+CP

51

33.3%

66.7%

1.4*10⁹

6.1%

93.9%

　　不同處理工藝濾后水的有機物峰面積與源水比較分別為：源水+PAC為28.7%；源水+PAC+CL2為20.9%；源水+PAC+KMnO4為17.8%；源水+PAC+CP為6.1%。去除率相應達到：源水+PAC為72.3%；源水+PAC+CL2為79.1%；源水+PAC+KMnO4為82.2%；源水+PAC+CP為93.9%。這意味著高錳酸鉀復合藥劑預處理能夠在低溫低濁高污染的水質情況下將濾后水的有機物的數量降低2/3，檢測出的有機物的濃度降低93.9%，相當于較源水降低了一個數量級。

3．小結

　　在研究中，提出水體污染條件下濾池污染、失效的產生原因及其特征，指出源水有機污染是濾池污染、失效的主要原因；試圖提出了水體污染條件下強化處理的概念；較為系統的進行了高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化過濾在有機污染存在條件下的除濁、除色、除藻類、嗅味和微量有機物規律性研究和生產性試驗研究，并和高錳酸鉀預處理、預氯化強化混凝過濾工藝、單純混凝劑混凝過濾工藝進行了對比研究。
　　通過在松花江和黃河最下游的不同水域、不同時間段、不同污染程度的水體室內實驗和生產性試驗的試驗結果可以清楚看到，對于低溫低濁高污染的水體和高溫低濁高污染水體，高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化過濾的效能是單獨投加混凝劑及投加預氯化工藝、高錳酸鉀預氧化工藝的效能所不能達不到的，能夠適應松花江和黃河等不同季節、不同污染水體的特性。高錳酸鉀復合藥劑（CP）在微污染水的處理中具有良好的強化處理效能。

參考文獻

　　[1] 許國仁等“高錳酸鉀復合藥劑助凝生產性試驗”《給水排水》1995 21（9）5-11
　　[2] 許國仁 李圭白 等“高錳酸鉀復合藥劑預處理對水中藻類和嗅味去除效果的研究”《給水排水》1998 24（12）
　　[3] 許國仁 李圭白“高錳酸鉀復合藥劑對水中微量有機污染物去除效能的研究” 《給水排水》1999 25（7）
　　[4] 許國仁，高錳酸鉀復合藥劑處理工藝在微污染水中強化混凝強化過濾效能機理的研究，哈爾濱建筑大學博士論文。1999.4
　　[5] Oliver B.G. et al，（1984），Envir. Sci. &Technol.，Vol. 18. , 903~908.
　　[6] O'mela.C.R, "Particle-Particle Interaction", Aquatic Surface Chemistry (W. Stumn. Editor) Wiley-Interscience. NewYork. 1989.
　　[7] Gibbs.R.J."Effect of Nature Organic Coating on the Coagulation of Particles", Envir. Sci. &Technol., Vol. 17, 237,1983.
　　[8] "Water Quality and Treatment" Fourth Edition (1990) chapter 12: Chemical Oxidation. 749~777. MC.Grow-Hill. Inc.

許國仁簡介

　　許國仁，1968年8月生，現任哈爾濱工業大學助理研究員，博士后。作為項目主要研究人員，完成二項國家“八·五”攻關課題，一項國家“九·五”攻關課題，獲國家科技科技進步三等獎一項，二等獎一項，以及其它科技獎勵共五項，發表論文21篇。