陳忠林 李圭白 馬軍 王東田

　　摘 要：用高錳酸鹽復合藥劑強化混凝處理，對受高濃度有機物廢水污染的地表水進行了試驗研究。結果表明，僅用硫酸亞鐵氯化法混凝處理時，原水COD_Mn濃度增加使混凝效果變差，混凝曲線的最佳投藥量范圍變窄，處理后水質難以達到要求；高錳酸鹽復合藥劑有顯著強化混凝效能，其強化混凝效果與投加方式有關，高錳酸鹽復合藥劑在硫酸亞鐵混凝劑之后投加的混凝效果最好；投加高錳酸鹽復合藥劑強化處理使混凝曲線向下移動且向兩極張開，拓寬了最佳混凝劑投量范圍，提高了系統的抗干擾性或抗沖擊性；高錳酸鹽復合藥劑最佳投量與原水COD_Mn之間符合雙矩形雙曲線方程y=4.854x/(25.527+x)。
　　關鍵詞：受污染地表水；給水處理；強化混凝；高錳酸鹽；復合藥劑；

Enhanced coagulation of polluted surface water with high organic contents by permanganate composite chemicals
CHEN Zhong-lin; LI Gui-bai; MA Jun; WANG Dong-tian 　

　　Abstract: The effectiveness of enhanced coagulation of polluted surface water with high organic contents by permanganate composite chemicals was studied through laboratory jar test. It was shown that permanganate composite chemicals oxidation greatly enhanced the coagulation of the water, resulting in obvious reduction of residual turbidity of settled water. The oxidation of permanganate composite chemicals widened the optimal dosage range of coagulant and improved the stability of treated water quality. The relationship between the optimal dosage of permanganate composite chemicals and the COD_Mn of raw water was a double rectangular hyperbola y=4.854x/(25.527+x).
　　Keywords: polluted surface water; water supply treatment; enhanced coagulation; permanganate; composite chemicals

1．研究背景

1.1　水廠概況
　　某水廠以黃河水為水源，經引水渠引入預沉池再進入水廠處理，由于受沿途鄉鎮企排放廢水污染，進廠原水發黑發臭，有機物含量高，污染重時高錳酸鹽指數（COD_Mn）高達20～30mg/L。水廠處理水量為9萬噸/日，原水經加藥混合后經隔板反應，再經斜管沉淀(6萬噸/日)或平流沉淀(3萬噸/日)，進入濾池。采用硫酸亞鐵氯化法混凝，正常情況下亞鐵與氯的比例(重量)為8.33:1。原水污染嚴重時，水中有機物含量高，氯投量非常大（最高時曾達80公斤/千噸水），甚至單靠增加混凝劑和氯的投量仍不能解決問題，處理后水質較差。
1.2　試驗方法
　　以該水廠受污染原水進行了高錳酸鹽復合藥劑強化混凝處理試驗，混凝劑仍采用硫酸亞鐵氯化法，亞鐵和氯按水廠正常投加比例8.33:1同時投于水中，在試驗結果討論中只給出硫酸亞鐵投加量，其中的氯投量由此推算，不再另作討論。
　　杯罐混凝試驗方法參照文獻^[1,2]所述。試驗中原水水溫均為20℃，pH7.5，濁度約100NTU，高錳酸鹽指數在4.0mg/L到28.5mg/L之間。所測高錳酸鹽指數（COD_Mn）均為酸性高錳酸鉀法測定^[3]。

2．試驗結果與討論

2.1　有機物對亞鐵氯化法混凝效果的影響
　　對有機物含量(COD_Mn)不同，濁度、pH、水溫等均相同的原水，用亞鐵氯化法進行混凝試驗。圖1為COD_Mn分別為8.0和28.5mg/L原水的混凝曲線。由圖可以看出，隨著原水COD_Mn升高，混凝效果變差，COD_Mn分別為8.0mg/L和28.5mg/L的原水之間混凝效果有顯著差別，前者投加30mg/L FeSO₄的沉后水濁度與后者投加100mg/L FeSO₄的沉后水濁度相當，即COD_Mn增加20.5mg/L，達到相同效果的混凝劑投量增加70mg/L。由圖還可以看出，COD_Mn增加使混凝曲線的最佳投藥量范圍變窄。

2.2　高錳酸鹽復合藥劑投加量和投加方式對混凝效果的影響
　　圖2為高錳酸鹽復合藥劑不同投加方式和不同投加量對不同COD_Mn原水強化混凝沉后水濁度的影響。試驗了兩種不同COD_Mn濃度的原水，COD_Mn分別為6.8mg/L和8.5mg/L，原水濁度均為100NTU，FeSO₄投量均為20mg/L，高錳酸鹽復合藥劑采用了A（高錳酸鹽復合藥劑在FeSO₄之后投加）、B（高錳酸鹽復合藥劑在FeSO₄之前投加）兩種投加方式。由圖2可以得出如下結論：(1)對兩種原水投加高錳酸鹽復合藥劑(A、B兩種投加方式)均起到了顯著的強化混凝作用，最佳高錳酸鹽復合藥劑投量條件下，與未投加高錳酸鹽復合藥劑的對照試驗相比，沉后水濁度下降了7.5～9.5NTU；(2)高錳酸鹽復合藥劑的兩種投加方式中，A方式的混凝效果優于B方式的混凝效果。

2.3　高錳酸鹽復合藥劑對混凝曲線的影響
　　取濁度為60NTU，COD_Mn為10mg/L的原水，考察高錳酸鹽復合藥劑對混凝曲線的影響。高錳酸鹽復合藥劑投量為1.0mg/L，圖3所示為不同混凝劑投量下混凝拋物線的左半段。結果表明，對于該原水，高錳酸鹽復合藥劑強化混凝的效果非常顯著。與單投硫酸亞鐵混凝劑相比，采用高錳酸鹽復合藥劑強化混凝大幅度降低沉后水濁度，由4.1~40NTU降至2.0~8.5NTU，降低幅度為2.1～31.5NTU。

　　從混凝曲線上看，投加高錳酸鹽復合藥劑強化混凝大大拓寬了最佳投藥量范圍且使混凝曲線下移。由此可以推知，采用高錳酸鹽復合藥劑強化混凝可使混凝處理沉后水濁度大幅度下降的同時，還可使處理系統的抗干擾性能提高，使沉后甚至濾后水濁度受原水水質、投藥量等波動的影響減小。
2.4　高錳酸鹽復合藥劑的最佳投量
　　確定高錳酸鹽復合藥劑的最佳投量主要考慮兩方面，一方面要滿足使沉后水濁度降至最低，另一方面要考慮加入原水中的復合藥劑所含高錳酸鉀要全部被消耗而不致使水產生紅色。對相同濁度，不同COD_Mn的原水采用高錳酸鹽復合藥劑強化混凝，測定沉后水濁度，考察高錳酸鹽復合劑最佳投加量（見表1）。

表1　原水不同COD_Mn條件下高錳酸鹽復合藥劑的最佳投加量

原水COD_Mn（mg/L）

4.0

6.8

8.5

11.2

16.3

高錳酸鹽復合藥劑最佳投加量（mg/L）

0.5

1.0

1.25

1.5

2.0

　　將以上得到的高錳酸鹽復合藥劑最佳投量與原水COD_Mn之間的關系數據進行回歸，最終得出最佳高錳酸鹽復合藥劑投量與原水COD_Mn之間的關系符合如下方程：

　　　　y=4.854x/25.527+x

　　式中y代表高錳酸鹽復合藥劑的最佳投量，x代表原水COD_Mn。相關系數r=0.991。

3．結論

　　1、針對某水廠受嚴重污染的水源，僅用硫酸亞鐵氯化法混凝處理時，原水COD_Mn濃度增加使混凝效果變差，使混凝曲線的最佳投藥量范圍變窄，處理后水質難以達到要求；
　　2、試驗研究表明，高錳酸鹽復合藥劑有顯著的強化混凝效能，而且高錳酸鹽復合藥劑強化混凝效果與投加方式有關，對試驗水廠原水而言，高錳酸鹽復合藥劑在硫酸亞鐵混凝劑之后投加的混凝效果最好，不同原水水質的最佳投藥方式可能不同，有待進一步研究與探討；
　　3、投加高錳酸鹽復合藥劑強化處理使混凝曲線向下移動且向兩極張開，拓寬了最佳混凝劑投量范圍，提高了系統的抗干擾性或抗沖擊性；
　　4、研究表明，高錳酸鹽復合藥劑最佳投量與原水COD_Mn之間符合雙矩形雙曲線方程（鍵合等溫線）

　　　　　　　　　　　y=4.857x/(25.527+x)

參考文獻

　　[1] 許保玖，安鼎年·給水處理理論與設計·中國建筑工業出版社，1992
　　[2] 陳忠林·高錳酸鉀復合藥劑強化混凝除濁除臭研究［博士學位論文］·哈爾濱·哈爾濱工業大學圖書館，1997
　　[3] 國家環保局·水和廢水監測分析方法·中國環境科學出版社，1989，359-361