張錦¹，李圭白²，馬軍²
　　 （1 大連海事大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧大連 116026；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)。市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱　　　 150090）

　　摘要：通過(guò)混凝處理前采用高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理，考察了其對(duì)混凝水處理的強(qiáng)化效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理對(duì)混凝處理具有很好的強(qiáng)化效應(yīng)，能顯著提高混凝過(guò)程對(duì)濁度、有機(jī)物等污染指標(biāo)的去除效率，改善出水水質(zhì)，當(dāng)高錳酸鉀的用量為0.25 mg／L時(shí)，聚合氯化鋁和硫酸鋁的投加量分別減少30％和 40％。
　　關(guān)鍵詞：給水處理；高錳酸鉀；強(qiáng)化混凝；預(yù)處理
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.22　 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　　文章編號(hào)：1009－2455（2003）03－0012－03

Enhanced Effect of Potassium Permanganate Composite Additive on Coagulation In Feed water Treatment

　　Abstract：The enhanced effect of potassium permanganate composite additive on coagulation In water treatment was studied through a pre-treatment with potassium permanganate composite additive before coagulation treatment.The results of the test showed that the pre－treatment with potassium permanganate composite additive had a very good enhanced effect on coagulation treatment，enhanced the removal rates ot turbldlty，organic matters and other pollutants in the process of coagulation and improved the quality of outlet water，and that when the dosage of potassium permanganate was 0.25 mg／L the fed amounts of polymerized aluminum chloride and aluminum sulfate decreased by 30％ and 40％ respectively.
　　Key words：feed water treatment；potassium permanganate；enhanced coagulation：pre-sstreatment

　　近年來(lái)的一些監(jiān)測(cè)表明，我國(guó)的水體已普遍受到嚴(yán)重污染，而且受污染類(lèi)型絕大多數(shù)屬于有機(jī)污染^［1］。有機(jī)污染物能就附于水中膠體顆粒表面，提高膠體的穩(wěn)定性，阻礙膠體的沉降脫穩(wěn)^［2］，影響了常規(guī)混凝工藝的處理效果。
　　由于常規(guī)的混凝處理過(guò)程對(duì)有機(jī)物的去除率不高，因此用氧化劑進(jìn)行預(yù)處理是強(qiáng)化混凝去除有機(jī)污染物的行之有效的方法之一。我國(guó)一些學(xué)者在對(duì)高錳酸鉀預(yù)氧化水處理應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，又提出了高錳酸鉀復(fù)合藥劑（以PPC表示）這一復(fù)合性的水處理藥劑^［3］。PPC是以高錳酸鉀為主劑的一種復(fù)合性藥劑。前期的一些研究已經(jīng)表明了PPC在某些水質(zhì)的處理上具有較高的氧化和助凝助濾等功能^［4］。本文主要針對(duì)某受污染水源水，采用高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理以強(qiáng)化常規(guī)的混凝處理，進(jìn)一步考察該藥劑對(duì)水體混凝處理的強(qiáng)化效應(yīng)。

1 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 水質(zhì)概況
　　水源水引自南方某一人工河。受河岸上游一些工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水和生活污水的影響，河水污染嚴(yán)重且有嗅味。實(shí)驗(yàn)是在冬季低溫低濁期進(jìn)行的，原水的濁度在15NTU左右，ρ（COD_Mn）在7 mg／L左右，水溫在6℃左右，臭味強(qiáng)度在2級(jí)左右。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
　　以室內(nèi)燒杯攪拌混凝實(shí)驗(yàn)為主，是在六聯(lián)電動(dòng)攪拌器上進(jìn)行的，水量為1000 mL。混凝條件為先以250r／min的轉(zhuǎn)速快攪2 min，再以60r／min的轉(zhuǎn)速慢攪10 min，靜止沉10min，以虹吸法在液面下2cm處取上清液200mL，進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)的分析，其中PPC預(yù)處理的條件為在混凝劑前先投加，并以100r／min的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)一定時(shí)間（如無(wú)特別指明為10min）。通過(guò)PPC預(yù)處理強(qiáng)化與常規(guī)混凝處理效果的對(duì)比，分析PPC預(yù)處理的強(qiáng)化混凝效應(yīng)。圖1為主要實(shí)驗(yàn)流程圖。實(shí)驗(yàn)中同時(shí)采用硫酸鋁（Al₂（SO₄）₃）和聚合氯化鋁（PAC）兩種混凝劑。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 PPC預(yù)處理的強(qiáng)化去除濁度效果
　　圖2和圖3分別表示PPC預(yù)處理對(duì)聚合鋁和硫酸鋁混凝的強(qiáng)化除濁效果，其中PPC的投量為0.25mg／L。

　　

　　從圖2看出，當(dāng)以聚合氯化鋁作混凝劑時(shí)，隨著混凝劑投量的增加，開(kāi)始時(shí)沉后水濁度有很大降低，而當(dāng)混凝劑投量達(dá)一定值時(shí)，再增加其投量，對(duì)沉后水濁度影響不大。而采用PPC預(yù)處理時(shí)，在相同混凝劑投量下，沉后水濁度比單純混凝時(shí)的濁度有很大降低，可見(jiàn)，高錳酸鉀復(fù)合劑對(duì)聚合氯化鋁的混凝具有很明顯的強(qiáng)化去除濁度的效應(yīng)。
　　圖3為以硫酸鋁作混凝劑的情況。同氯化鋁情況相似，PPC預(yù)處理對(duì)硫酸鋁混凝同樣具有明顯所強(qiáng)化去除濁度的效應(yīng)。
　　綜上可見(jiàn)，高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理對(duì)混凝除濁具有較高的強(qiáng)化效應(yīng)。
2.2 PPC預(yù)處理對(duì)COD_Mn的強(qiáng)化去除效果
　　有機(jī)污染是目前水體污染的主要指標(biāo)。圖4和圖5分別表示PPC預(yù)處理在兩種混凝劑混凝處理過(guò)程中對(duì)有機(jī)污染物的強(qiáng)化去除效果。

　　　　

　從圖4看出，原水ρ（COD_Mn）為6.9mg／L，單獨(dú)用PAC混凝沉淀處理后，COD_Mn質(zhì)量濃度有一定幅度下降，實(shí)驗(yàn)條件下可降至5.5～4.3mg／L；而投加PPC進(jìn)行強(qiáng)化處理時(shí)，COD_Mn的降低則更為明顯，PPC投量為0.25 mg／L時(shí)，同樣條件下COD_Mn的質(zhì)量濃度可降為4.2～2.3 mg／L，當(dāng)PPC投量為0.37 mg／L時(shí)，COD_Mn質(zhì)量濃度又可繼續(xù)降至3.2～1.8 mg／L。可見(jiàn)，對(duì)應(yīng)條件下PPC強(qiáng)化與單純混凝相比，COD_Mn的相對(duì)去除率可達(dá)24％～58％。
　　圖5以硫酸鋁作混凝劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與此相似，單純混凝COD_Mn的去除率很低，而投加PPC預(yù)處理后，對(duì)COD_Mn的去除效果明顯提高，與單純混凝相比其相對(duì)去除率可達(dá)15％～44％?？梢?jiàn)，PPC預(yù)處理具有很高的強(qiáng)化混凝除污染效應(yīng)。
2.3 PPC預(yù)處理強(qiáng)化混凝的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)
　　一般情況下，水體中由于有有機(jī)污染物的存在，導(dǎo)致混凝效果下降。因此要改善處理效果，就必須增加混凝劑投量，這樣就造成了制水成本的增加。從上文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用一定量的PPC預(yù)處理可明顯強(qiáng)化混凝工藝的水處理效果，改　 善出水水質(zhì)。而且在實(shí)驗(yàn)中還觀察到，在達(dá)到相同出水水質(zhì)的情況下，投加 PPC進(jìn)行預(yù)處理可在很大程度上節(jié)省混凝劑的投量，從而可降低制水成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。如以圖2中PPC強(qiáng)化和單獨(dú)PAC混凝的結(jié)果對(duì)比可以看出，當(dāng)PPC投量為 0.25 mg／L時(shí)，PAC的投量只需20 mg／L就可以達(dá)到與單獨(dú)30 mg／L PAC投量時(shí)相同的出水濁度（約7.0 NTU），即達(dá)到相同出水可節(jié)省PAC達(dá)10mg／L，相對(duì)節(jié)省約30％；以硫酸鋁作混凝劑時(shí)的結(jié)果也是類(lèi)似的，圖3中以0.25 mg／L的PPC預(yù)處理時(shí)，硫酸鋁投量為30mg／L時(shí)就可以達(dá)到與單獨(dú)混凝時(shí)50 mg／L硫酸鋁投量的相同的出水濁度（約 7.2 NTU），即達(dá)到相同出水水質(zhì)可節(jié)省硫酸鋁達(dá)20 mg／L，相對(duì)節(jié)省約40％。
　　一般情況下，在濾后水的出水濁度等指標(biāo)與沉后水的相應(yīng)指標(biāo)成對(duì)應(yīng)關(guān)系，且沉后水濁度在6～7 NTU左右時(shí)一般濾后水即可達(dá)到3.0NTU的要求標(biāo)準(zhǔn)。因此，從本文的分析結(jié)果可以看出，使用PPC預(yù)處理不僅能強(qiáng)化混凝過(guò)程的除污染凈水效果，而且在為達(dá)到相同水質(zhì)要求時(shí)可大幅度節(jié)省混凝劑投量，降低制水成本，具有較高的使用價(jià)值。

3 高錳酸鉀復(fù)合藥劑的主要作用機(jī)理

3.1 高錳酸鉀的氧化作用
　　PPC是以高錳酸鉀為主劑的一種復(fù)合性藥劑，因此高錳酸鉀的氧化作用在復(fù)合藥劑的作用中是不可忽略的。在水中含有有機(jī)物等污染成分時(shí)，高錳酸鉀可發(fā)揮其較強(qiáng)的氧化作用，將一部分有機(jī)物氧化破壞，從而降低了后續(xù)處理的有機(jī)負(fù)荷。
3.2 新生態(tài)水合二氧化錳的吸附和催化氧化作用
　　高錳酸鉀的氧化中間產(chǎn)物——新生態(tài)水合二氧化錳在PPC的作用中起到了一定的作用。新生態(tài)水合二氧化錳作為一種中間價(jià)態(tài)的產(chǎn)物，既具有一定的催化氧化性，同時(shí)又由于其在水中的溶解度很小，且具有較大的比表面積，具有一定的吸附性，有研究證明^［5］新生態(tài)水合二氧化錳的吸附在對(duì)有機(jī)物的去除中起到一定的作用。
3.3 高錳酸鉀與其它組劑的協(xié)同作用
　　前期的研究^［5］對(duì)高錳酸鉀和其復(fù)合藥劑的作用效果進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比分析，表明了PPC具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單純高錳酸鉀的除污染效果，證明了復(fù)合藥劑中高錳酸鉀和其它組分存分著一定的協(xié)同強(qiáng)化作用。

4 結(jié)語(yǔ)

　　分別使用聚合氯化鋁和硫酸鋁為混凝劑進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，并與高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理的強(qiáng)化混凝效果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，高錳酸鉀復(fù)合藥劑對(duì)硫酸鋁和聚合氯化鋁混凝處理均有較高的強(qiáng)化效應(yīng)。另外，使用PPC預(yù)處理可降低混凝劑投量，降低制水成本。在實(shí)驗(yàn)條件下、當(dāng)PPC投量為0.25mg／L時(shí)，在達(dá)到相同出水水質(zhì)時(shí)可節(jié)省混凝劑聚合氯化鋁30％左右、硫酸鋁40％左右，具有較高開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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［5］張錦 高錳酸鉀復(fù)合藥劑除酚除臭研究 ［D］哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2001

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作者簡(jiǎn)介：張錦（1973－），女，遼寧大連人，講師，工學(xué)博士，現(xiàn)為中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所博士后，電話（0411）4729205，dlhsh-zhj＠163.com。