摘要：在高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理工藝強(qiáng)化過濾去除微污染水中色度、濁度和有機(jī)物效果的性試驗(yàn) 研究 中發(fā)現(xiàn)：高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理工藝對水中色度、濁度、藻類和有機(jī)物的去除效果十分理想，強(qiáng)化過濾去除效果要大大優(yōu)于預(yù)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(qiáng)化處理的概念。

關(guān)鍵詞：有機(jī)物 色度 濁度 高錳酸鉀 強(qiáng)化過濾

1.微污染水的強(qiáng)化處理工藝

目前 中國 水源污染仍呈 發(fā)展 之勢，90%以上的城市水域污染嚴(yán)重，近50%的重點(diǎn)城鎮(zhèn)水源水質(zhì)不符合飲用水水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，都檢測出多種有機(jī)污染物，其中有些是EPA規(guī)定的優(yōu)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(shí)也制約著國民 經(jīng)濟(jì) 的進(jìn)一步的發(fā)展。如果不進(jìn)行及時(shí)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(jī)物的大量增加使水中的體系平衡發(fā)生改變，使水中膠體顆粒穩(wěn)定性朝增加的方向轉(zhuǎn)化。這在水處理中表現(xiàn)為水中膠體顆粒難以脫穩(wěn)，有機(jī)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(jī)物的高帶電性和強(qiáng)親水性，其包裹和吸附在無機(jī)膠體顆粒表面，使無機(jī)膠體的負(fù)電性增強(qiáng)，親水性增加。常規(guī)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(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因而已經(jīng)不適應(yīng)微污染原水水質(zhì)處理的要求。

針對目前不斷提高的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和日益惡化的源水水質(zhì)條件，水污染處理的研究需要從機(jī)理和工藝技術(shù)水平上有一個(gè)全面的提高，微污染水處理已不僅僅是濁度和細(xì)菌的去除，而是需要有多個(gè)目標(biāo)的去除。包括進(jìn)行水的強(qiáng)化處理和深度處理。其中水的強(qiáng)化處理是針對當(dāng)前不斷提高的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)有的工藝基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)、優(yōu)化和新增以去除濁度、病毒微生物及有機(jī)污染物(在有機(jī)污染物存在的條件下)以及由有機(jī)污染物引起的色度、嗅味、藻類、藻毒素、鹵仿前質(zhì)、致突變物質(zhì)等為主要目標(biāo)的，并使之達(dá)到不斷提高的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水處理工藝歸為水的強(qiáng)化處理工藝(Enhanced Treatment Process)，其中最關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié)是強(qiáng)化混凝工藝和強(qiáng)化過濾工藝。

目前微污染水強(qiáng)化處理采用的主要 方法 一般是在現(xiàn)有的常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)上加上吸附法、生物預(yù)處理、化學(xué)預(yù)氧化處理等方法以去除水中有機(jī)污染物，以期得到安全、合格飲用水。這些方法處理后水質(zhì)能夠得到較大的改善，但是還不能說達(dá)到完全無害的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，需要研究人員進(jìn)行更深入的研究工作。

我國的環(huán)境保護(hù)相對落后和經(jīng)費(fèi)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(qiáng)化和深度處理在相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)，都是一項(xiàng)重要的研究課題。其中尋找經(jīng)濟(jì)高效的污染水強(qiáng)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(yuǎn)的發(fā)展觀點(diǎn)來看，人民的物質(zhì)文化生活水平不斷提高，飲用水的水質(zhì)指標(biāo)日益嚴(yán)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(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)值得深入探討的課題。需要多學(xué)科的研究成果支持。

2.高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)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(jī)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(shí)，低溫時(shí)水的粘度大，水中的膠體顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)的能量減弱，顆粒間的碰撞機(jī)會(huì)減少，水中微絮凝效果較差，同時(shí)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(shí)，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(rèn)為，濾池進(jìn)水濁度高意味著混凝效果不理想，膠體未完全脫穩(wěn)(非直接過濾工藝)，相對來說過濾效果較差。

隨著環(huán)境污染的加重，水中有機(jī)物種類越來越多，濃度越來越大，因此水中有機(jī)物對過濾的影響越來越被重視。水中有機(jī)物的增加，使水中體系各項(xiàng)平衡被打破，朝著膠體穩(wěn)定性增加的方向發(fā)展。許多研究和實(shí)際觀測都得出相同的結(jié)論，水中有機(jī)物濃度的增加使濾池發(fā)生污染現(xiàn)象：過濾失效或過濾效果減弱，經(jīng)常出現(xiàn)濾池出水濁度和濾池進(jìn)水濁度相差無幾或降低幅度很低的情況發(fā)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(qiáng)化過濾的機(jī)理方面 問題 具有積極意義。濾池污染(濾池中毒)現(xiàn)象有輕有重，它的區(qū)分主要視截留膠體雜質(zhì)的效果而定。濾池污染(濾池中毒)是原水有機(jī)物濃度較高，預(yù)處理去除有機(jī)污染的工藝不存在或效果較差時(shí)，在濾池中發(fā)生的特定現(xiàn)象。濾池發(fā)生有機(jī)物污染的現(xiàn)象，它的特征之一是濾料觸摸的感覺發(fā)滑和發(fā)粘，表明濾池中的濾料已被有機(jī)物所包圍，部分或全部失去了對膠體雜質(zhì)的吸附和截留作用。也就是說，水中的有機(jī)物濃度越高，越不利于過濾。微污染水體的處理必須實(shí)行強(qiáng)化過濾工藝[4]。

綜上所述，低溫低濁高有機(jī)污染的水是過濾最難以處理的。因此強(qiáng)化高有機(jī)污染地表水的過濾，尤其是強(qiáng)化低溫低濁高有機(jī)污染地表水的過濾是一個(gè)迫切需要研究和解決的課題。

高錳酸鉀復(fù)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(yù)處理中具有極好的協(xié)同作用[4]。前期作者發(fā)現(xiàn)了高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)及其在強(qiáng)化混凝方面具有優(yōu)異的表現(xiàn)[1][4]。在“強(qiáng)化低溫低濁高有機(jī)污染地表水的過濾”這一課題的研究中，發(fā)現(xiàn)在過濾工藝的前段使用高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)進(jìn)行預(yù)處理具有十分優(yōu)異的強(qiáng)化過濾效能。

本文主要進(jìn)行高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)預(yù)處理工藝強(qiáng)化過濾除濁、除有機(jī)物和去除由有機(jī)污染引起的色度、藻類、嗅味等的效能研究。在試驗(yàn)中，選擇了北方受到有機(jī)污染較為嚴(yán)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(jìn)行研究。

2.2 高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)對黃河下游低溫低濁高污染水庫水強(qiáng)化過濾研究

2.2.1 試驗(yàn)背景與方案

試驗(yàn)所在G水廠位于黃河最下游入�？诟浇此疄樗畮煨罘e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(shí)間越來越長，1997年達(dá)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(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，排入水體中未經(jīng)處理的 工業(yè) 廢水和居民生活污水不斷增多，這一切導(dǎo)致污染問題日漸突出，有機(jī)污染物、氨氮、藻類、嗅味等污染指標(biāo)的增高，同時(shí)，水廠出廠水的濁度高居不下;源水中的污染也導(dǎo)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(qiáng)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(jìn)行深度處理，進(jìn)一步改善供水水質(zhì)是許多水廠面臨的重大水質(zhì)難題之一。

G水廠處理工藝為常規(guī)處理工藝，前處理工藝為預(yù)氯化，混凝劑為聚合硫酸鐵(液體，濃度：30%，文中數(shù)值以液體重量計(jì))。由于水中有機(jī)污染物的增多，導(dǎo)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(yù)氯化、粉末活性炭吸附或?qū)⒕酆狭蛩徼F和聚合氯化鋁混合投加等處理技術(shù)強(qiáng)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(qiáng)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(xiàng)重要任務(wù)，本試驗(yàn)是在這一背景下進(jìn)行的。

生產(chǎn)性試驗(yàn)以現(xiàn)有水廠的處理工藝為基礎(chǔ)，在實(shí)際工程中投加高錳酸鉀復(fù)合藥劑，檢測水經(jīng)過高錳酸鉀復(fù)合藥劑處理后的濁度、色度和其它一些化學(xué)指標(biāo)，并和投加聚合硫酸鐵、預(yù)氯化工藝去除色度、濁度效果進(jìn)行對比。判斷出高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理工藝在實(shí)際生產(chǎn)中強(qiáng)化過濾去除濁度和色度的適應(yīng)性和使用效果。

2.2.2 試驗(yàn)方案與結(jié)果 分析

G水廠試驗(yàn)時(shí)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(dāng)困難，說明原水受到了較為嚴(yán)重的有機(jī)污染。圖3為水廠的工藝流程圖。試驗(yàn)中一套流程投加高錳酸鉀復(fù)合藥劑和聚合硫酸鐵，另外一套流程預(yù)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(yàn)中澄清池的作用失效，而直接進(jìn)行過濾，這對檢驗(yàn)高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)化過濾效能試驗(yàn)是一次較好的機(jī)會(huì)。本次試驗(yàn)在投加混凝劑、高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)后，直接進(jìn)行過濾，進(jìn)行高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)化過濾的效能檢測。

圖4—圖5為高錳酸鉀復(fù)合藥劑去除G水廠濁度、色度的生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果。

從圖4中可以看出高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)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(yù)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(fù)合藥劑預(yù)處理工藝較預(yù)氯化和聚合硫酸鐵混凝濾后水濁度降低76%。

當(dāng)高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理工藝中降低聚合硫酸鐵和提高高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP：0.8mg/l，PFS：8mg/l)的投量時(shí)發(fā)現(xiàn)，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(yù)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(fù)合藥劑預(yù)處理工藝較預(yù)氯化和聚合硫酸鐵混凝濾后水濁度降低88%的同時(shí)，混凝劑聚合硫酸鐵(PFS)節(jié)約42.9%-60%。

從圖5中可以看出，高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)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(yù)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(fù)合藥劑預(yù)處理較預(yù)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(fù)合藥劑預(yù)處理工藝中降低聚合硫酸鐵和提高高錳酸鉀復(fù)合藥劑(PFS：8mg/l ，CP：0.8mg/l)的投量時(shí)發(fā)現(xiàn)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(yù)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(fù)合藥劑預(yù)處理較預(yù)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(yàn)的另外一個(gè)發(fā)現(xiàn)是高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)化過濾對原水濁度負(fù)圖荷變化沖擊的承受能力比較強(qiáng)。從圖4中可以發(fā)現(xiàn)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(jīng)歷了兩個(gè)周期。第一個(gè)周期中原水濁度從12NTU上升到20度，上升了67%，預(yù)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(yù)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(yīng)的高錳酸鉀復(fù)合藥劑(PFS：14mg/l，CP：0.4mg/l)強(qiáng)化過濾在整個(gè)濁度變化周期中，尤其是在原水濁度升高的時(shí)間段內(nèi)，濾后出水濁度一直穩(wěn)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(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)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(gè)原水濁度變化周期的情況也證明了高錳酸鉀復(fù)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(gè)周期中原水濁度從10NTU上升到19.3NTU，上升了93%，預(yù)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(yù)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(yīng)的高錳酸鉀復(fù)合藥劑(PFS：8mg/l，CP：0.8mg/l)強(qiáng)化過濾在整個(gè)濁度變化周期中，尤其是在原水濁度升高的時(shí)間段內(nèi)濾后出水濁度一直穩(wěn)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(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)化混凝與預(yù)氯化和聚合硫酸鐵混凝工藝相比，在混凝劑降低60%的同時(shí)，濾后出水仍然穩(wěn)定在0.4NTU左右，再一次說明了高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)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(fù)合藥劑預(yù)處理強(qiáng)化過濾對水中有機(jī)物類的去除效果，紫外254波長的吸光度數(shù)值，在反映水中有機(jī)物類物質(zhì)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(shù)值為：0.117。高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理工藝(PFS：8mg/l，CP：0.8mg/l)濾后水中UV254吸光度數(shù)值為：濾池出水0.066，降低44% 。預(yù)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(shù)值為：濾池出水：0.081，降低31%， 在此高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理工藝較預(yù)氯化和聚合硫酸鐵混凝工藝濾后水UV254吸光度數(shù)值降低19%。

這些結(jié)果從一個(gè)側(cè)面反映出高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)在強(qiáng)化過濾方面對有機(jī)物的高效去除作用。

2.3 高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)對黃河下游高溫低濁高污染水庫水強(qiáng)化過濾 研究

2.3.1 試驗(yàn)背景

黃河斷流時(shí)間不斷的延長，迫使黃河下游以黃河作為主要水源的各個(gè)城市不得不修建蓄水庫，在黃河豐水期引黃河水進(jìn)入蓄水庫，一方面將黃河水的大量泥沙進(jìn)行預(yù)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(jī)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(chǎn)生嗅味，有的在冬季還有加重的趨勢。

高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)預(yù)處理強(qiáng)化過濾去除藻類和嗅味試驗(yàn)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(jìn)行了高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)化混凝、強(qiáng)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(xué)指標(biāo)，通過對高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)預(yù)處理強(qiáng)化過濾去除藻類和嗅味生產(chǎn)性試驗(yàn)，研究高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)預(yù)處理工藝對藻類和嗅味強(qiáng)化去除的效能。

試驗(yàn)水廠夏季藻類較多，水中嗅味很大，單獨(dú)投加混凝劑不能解決 問題 ，該廠采用預(yù)氯化滅藻、去除嗅味，但預(yù)氯化產(chǎn)生的嗅味更大，居民反映強(qiáng)烈。

試驗(yàn)在夏季進(jìn)行，水溫26℃，源水藻類：2000~3000*104個(gè)/L，嗅味2級，濁度8.3-10NTU，CODMn：5.9mg/l，pH：9.0。試驗(yàn)采用穩(wěn)定水量，考察不同的預(yù)處理工藝對源水進(jìn)行處理并經(jīng)混凝、過濾后對水中的嗅味、藻類、濁度、CODMn、pH值進(jìn)行觀測的 方法 。每一工藝流程改變后都穩(wěn)定8~12小時(shí)，然后進(jìn)行取樣檢測。藻類的檢測采用顯微鏡查數(shù)的方法;嗅味的檢測采用加熱超過60℃，多人檢驗(yàn)，取平均值的方法;濁度、CODMn、pH值采用標(biāo)準(zhǔn)檢測方法進(jìn)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(yàn)中澄清池的作用失效，而直接進(jìn)行過濾，這對檢驗(yàn)高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)化過濾去除藻類和嗅味物質(zhì)的效能是一次較好的機(jī)會(huì)。本次試驗(yàn)在投加混凝劑聚合氯化鋁(PAC)、高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)后直接過濾，進(jìn)行高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)化過濾去除藻類和嗅味物質(zhì)的效能研究。

2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果 分析

表1是高錳酸鉀復(fù)合藥劑去除嗅味試驗(yàn)結(jié)果，從中可以看出，單獨(dú)聚合氯化鋁(PAC)對嗅味的去除基本沒有作用，進(jìn)水嗅味2級，濾后嗅味水仍為2級;單獨(dú)高錳酸鉀預(yù)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(fù)合藥劑預(yù)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(dá)到100%，遠(yuǎn)好于單獨(dú)聚合氯化鋁(PAC：5.4mg/l)和高錳酸鉀預(yù)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(fèi)量僅為它們的一半。

表1 高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理對水中嗅味的去除生產(chǎn)性試驗(yàn)(濾后水)

1

測試項(xiàng)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(fù)合藥劑 (0.24mg/l)	2 級	0 級	100%
4、聚合鋁2.7mg/l+復(fù)合藥劑(0.5mg/l)	2 級	0 級	100%
5、聚合鋁5.4mg/l+復(fù)合藥劑(0.24mg/l)	2 級	0 級	100%
6、聚合鋁5.4mg/l+復(fù)合藥劑(0.5mg/l)	2 級	0 級	100%
7、聚合鋁5.4mg/l+復(fù)合藥劑(0.5mg/l)	2 級	0 級	100%

圖7是高錳酸鉀復(fù)合藥劑強(qiáng)化過濾去除藻類試驗(yàn)結(jié)果，從中可以看出，(圖中序號(hào)所代表的工藝流程同表1，以下同)高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)對藻類的去除效果遠(yuǎn)較單獨(dú)聚合氯化鋁(PAC)和高錳酸鉀預(yù)處理為好，高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)對藻類的去除率：濾后水一般都達(dá)80%以上，而高錳酸鉀復(fù)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(dá)到92%(PAC：2.7mg/l，CP：0.5mg/l);而單獨(dú)投加PAC：5.4mg/l時(shí)，對藻類的去除率：濾后水為57.1%;投加KMnO4 ：0.5 mg/l預(yù)處理，PAC：5.4mg/l CP：0.5mg/l)預(yù)處理強(qiáng)化過濾去除藻類與單獨(dú)投加混凝劑聚合氯化鋁(PAC：5.4mg/l)和高錳酸鉀預(yù)處理(KMnO4 ：0.5 mg/l)相比，在混凝劑聚合氯化鋁(PAC)節(jié)約50%的情況下，對藻類的去除率分別提高了34.7%和28.2%，優(yōu)勢十分明顯。

圖8是高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)預(yù)處理強(qiáng)化過濾去除水中CODMn試驗(yàn)結(jié)果，從中可以看出，高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)對水中CODMn的去除效果相對較好(PAC：5.4mg/l，CP：0.5mg/l)，CODMn去除率：濾后水達(dá)到55.0%;高錳酸鉀預(yù)處理(PAC：5.4mg/l，KMnO4 ：0..5mg/l)對CODMn的去除率：濾后水為26.1%;單獨(dú)聚合氯化鋁混凝(PAC：5.4mg/l)對CODMn的去除率：濾后水為18.2%。在此高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理強(qiáng)化過濾去除CODMn較單獨(dú)投加混凝劑聚合氯化鋁和高錳酸鉀預(yù)處理相比對CODMn的去除率分別提高了36.8%和28.9%，表明高錳酸鉀復(fù)合藥劑對有機(jī)物的去除率相對也是較高的。

圖9是高錳酸鉀復(fù)合藥劑強(qiáng)化過濾去除水中濁度試驗(yàn)結(jié)果，可以看出，高錳酸鉀復(fù)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(dá)到92~97%;高錳酸鉀預(yù)處理(KMnO4 ：0.5mg/l，PAC：5.4mg/l)對濁度的去除率：濾后水達(dá)到54%;單獨(dú)聚合氯化鋁混凝(PAC：5.4mg/l)對濁度的去除率：濾后水達(dá)到60%;在此高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理強(qiáng)化過濾去除濁度較單獨(dú)投加混凝劑聚合氯化鋁和高錳酸鉀預(yù)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(fù)合藥劑對水中微量有機(jī)污染物去除效能的研究

2.4.1 試驗(yàn)方案與過程

原水水樣取自松花江哈爾濱段，試驗(yàn)在冬季進(jìn)行，也就是松花江枯水期,水質(zhì)污染較為嚴(yán)重的時(shí)期。原水水質(zhì)：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(zhì)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(shí)期的水體進(jìn)行處理，具有多方面的重要意義。

試驗(yàn)重點(diǎn)考察源水、單獨(dú)投加聚合氯化鋁、預(yù)氯化與聚合氯化鋁共同處理、高錳酸鉀預(yù)處理與聚合氯化鋁共同處理、高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理與聚合氯化鋁共同處理后的濾后水體中的微量有機(jī)物的數(shù)量和種類，通過分析和比較，得出了不同工藝對水中有機(jī)物去除的不同性能的評價(jià)結(jié)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(jīng)過1分鐘的快速混合和反應(yīng)，然后經(jīng)過10分鐘的絮凝反應(yīng)，40分鐘沉淀，然后進(jìn)行過濾，濾速為15m/h，取濾后水進(jìn)行富集。

本次試驗(yàn)的化學(xué)藥劑高錳酸鉀采用化學(xué)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(chǎn)的聚合氯化鋁，性能較為穩(wěn)定;高錳酸鉀復(fù)合藥劑采用分析純試劑。

水樣編號(hào)、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(fù)合藥劑的投加量等數(shù)據(jù)詳見下表：

表 2 不同處理工藝的藥劑投加量

水樣編號(hào)	聚合氯化(PAC) mg/l	預(yù)氯化mg/l	高錳酸鉀mg/l	高錳酸鉀復(fù)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(shí)，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(guī)格為Ф10mm*200mm，在吸附柱底部塞入經(jīng)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(shí)用二次蒸餾水反復(fù)沖洗，關(guān)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(diào)節(jié)采用旋轉(zhuǎn)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(guān)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(yàn)采用乙醚進(jìn)行洗脫洗(脫用的乙醚是經(jīng)過二次蒸餾的分析純乙醚),洗脫時(shí)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(fù)三次。

將待濃縮的洗脫液先進(jìn)行脫水處理，用經(jīng)過高溫干燥的無水硫酸鈉進(jìn)行脫水作用，然后使用旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器在40度時(shí)濃縮到1ml，進(jìn)行有機(jī)物測定。在進(jìn)行有機(jī)物的測定時(shí)，再將1ml的樣品濃縮至0.3ml。

3)水樣的測定

有機(jī)物的分析采用HP 5890-5971GC/MS進(jìn)行分析，儀器條件：

色譜條件：HP-5MS柱，柱長：30米，內(nèi)徑：0.25mm,載氣：He 。進(jìn)樣口溫度：250℃，接口溫度：280℃。進(jìn)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(zhì)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(zhì)量范圍：50-55℃。

2.4.2 試驗(yàn)的結(jié)果與分析

XGR-1D,XGR-2D,XGR-3D,XGR-4D,XGR-5D分別為源水、單獨(dú)投加聚合氯化鋁、預(yù)氯化與聚合氯化鋁共同處理、高錳酸鉀預(yù)處理與聚合氯化鋁共同處理、高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)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(zhì)量色譜圖。

從表3中可以看出，源水檢出有機(jī)物數(shù)量為153個(gè);源水+PAC為137個(gè);源水 +PAC+Cl2為99個(gè);源水+PAC+KMnO4為84個(gè);源水+PAC+CP為51個(gè)。不同處理工藝的有機(jī)物數(shù)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(jī)物數(shù)量及峰面積比較

水樣（濾后水）	檢測出的有機(jī)物的數(shù)量	不同處理工藝的有機(jī)物數(shù)量與源水的比較	不同處理工藝的有機(jī)物數(shù)量的去除率	檢測出的有機(jī)物峰面積	不同處理工藝的有機(jī)物峰面積與源水比較	不同處理工藝的有機(jī)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(jī)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(yīng)達(dá)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(fù)合藥劑預(yù)處理能夠在低溫低濁高污染的水質(zhì)情況下將濾后水的有機(jī)物的數(shù)量降低2/3，檢測出的有機(jī)物的濃度降低93.9%，相當(dāng)于較源水降低了一個(gè)數(shù)量級。

3.小結(jié)

在研究中，提出水體污染條件下濾池污染、失效的產(chǎn)生原因及其特征，指出源水有機(jī)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(qiáng)化處理的概念;較為系統(tǒng)的進(jìn)行了高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)化過濾在有機(jī)污染存在條件下的除濁、除色、除藻類、嗅味和微量有機(jī)物 規(guī)律 性研究和生產(chǎn)性試驗(yàn)研究，并和高錳酸鉀預(yù)處理、預(yù)氯化強(qiáng)化混凝過濾工藝、單純混凝劑混凝過濾工藝進(jìn)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(shí)間段、不同污染程度的水體室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)性試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)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(fù)合藥劑(CP)強(qiáng)化過濾的效能是單獨(dú)投加混凝劑及投加預(yù)氯化工藝、高錳酸鉀預(yù)氧化工藝的效能所不能達(dá)不到的，能夠適應(yīng)松花江和黃河等不同季節(jié)、不同污染水體的特性。高錳酸鉀復(fù)合藥劑(CP)在微污染水的處理中具有良好的強(qiáng)化處理效能。

參考 文獻(xiàn)

[1] 許國仁等“高錳酸鉀復(fù)合藥劑助凝生產(chǎn)性試驗(yàn)”《給水排水》1995 21(9)5-11

[2] 許國仁 李圭白 等“高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)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(fù)合藥劑對水中微量有機(jī)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(fù)合藥劑處理工藝在微污染水中強(qiáng)化混凝強(qiáng)化過濾效能機(jī)理的研究，哈爾濱建筑大學(xué)博士論文。1999.4

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