摘要：通過對高錳酸鉀-粉末活性炭聯(lián)用組合工藝生產(chǎn)性 應(yīng)用 的評述，表明該工藝對微污染水的除色、除味、降低出水濁度、節(jié)約礬耗效果明顯，對老水廠而言，不失為一種簡便易行、 經(jīng)濟 有效的去污染手段。

關(guān)鍵詞：高錳酸鉀 粉末活性炭 聯(lián)用組合工藝 凈水處理

0　前言

嘉興市南門水廠緊靠老城區(qū)，原水取自長水塘，屬京杭運河嘉興段水系。近年來隨著市域的擴大和經(jīng)濟 發(fā)展 ，三廢治理相對滯后，水廠原水水質(zhì)日益惡化。每到清明、梅雨、臺風(fēng)季節(jié)，水體倒流頻繁，城市生活污水、 工業(yè) 廢水長期滯留取水口，嚴(yán)重 影響 水源水質(zhì)，致使常規(guī)凈水工藝流程難以取得理想的凈水效果。最具代表性的是1997年6月初至7月底水源倒流期間，矛盾尤為突出，出水水質(zhì)色度、嗅味超標(biāo)，引起用戶反感，具體水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1　1997年6～7月南門原水及供水水質(zhì)

因此，1998年通過調(diào)查 研究 ，結(jié)合南門水廠的工藝現(xiàn)狀和水源特點，確立采用高錳酸鉀預(yù)處理，濾前投加粉末活性炭聯(lián)用組合工藝，使之與常規(guī)凈水工藝流程相結(jié)合，取得了較好的凈水效果。

1　高錳酸鉀-粉末活性炭聯(lián)用組合工藝

1.1　生產(chǎn)工藝流程

南門水廠二期工程建于80年代初，生產(chǎn)規(guī)模為日供水5萬m3，由2組各2.5萬m3/d凈水處理工藝組成，為岸邊式取水方式。原水經(jīng)一泵房、靜態(tài)混合至反應(yīng)池時間較短，其后折板反應(yīng)時間為10～15min，迷宮式沉淀池停留時間為20min，快濾池采用0.8～1.2mm均質(zhì)濾料，濾層厚度70cm，濾速為8m/h，反沖洗周期為22～24h，混凝劑采用蘇州硫酸鋁廠生產(chǎn)的精制硫酸鋁。投加高錳酸鉀-粉末活性炭期間，取消預(yù)加氯。其工藝流程見圖1。

圖1

高錳酸鉀作為強氧化劑，降解有機物，抑制藻類生長，隨著投加量的增加和接觸時間的延長，效果較理想。粉末活性炭對水中的小分子有機物(分子量<3000)有很好的吸附作用，有利于凈水過程中去色、味。兩者組合同時用于常規(guī)凈水工藝流程，使之協(xié)同作用，效果更為顯著。結(jié)合南門水廠工藝狀況，經(jīng)多次實地試驗測定，確立高錳酸鉀投加點為反應(yīng)池進(jìn)口處，粉末活性炭投加點為沉淀出水集水槽，即濾前。對此，在強化水質(zhì)監(jiān)測及觀察運行參數(shù)的基礎(chǔ)上，求得南門水廠水源投加高錳酸鉀的直接作用時間為30～35min，粉末活性炭的蓄積時間為22～24h。

1.2　高錳酸鉀、粉末活性炭的選型及投加量

(1)高錳酸鉀：選用濟南司普潤化工有限公司產(chǎn)品，為國標(biāo)一級，含量99.3%。據(jù)水樣試驗，按反應(yīng)時間30～35min計，考慮高錳酸鉀可能對后續(xù)工藝的影響，最佳投加量為0.25～ 0.40mg/L。

(2)粉末活性炭：就現(xiàn)有工藝而言，濾前投加粉末活性炭，可最大限度降低高錳酸鉀的負(fù)面影響，消除與混凝之間的競爭，但同時導(dǎo)致粉末活性炭接觸時間偏短(現(xiàn)場測試為5～8min )，且選型不當(dāng)極易穿透濾層。因此，依據(jù)濾料粒徑及相應(yīng)水質(zhì)狀況，選用了河南新鄉(xiāng)活性炭廠生產(chǎn)的煤質(zhì)粉末活性炭。其相應(yīng)技術(shù)指數(shù)：篩目為120～150目，碘值≥800 mg/L，亞甲蘭值≥7～8，比表面積800～1200m2/g。

投加方式為濕法壓力投加，經(jīng)小樣試驗表明，在CODMn10mg/L左右時，投加量以20m g/L為宜。

1.3　投加注意事項

1.3.1　合理選用混凝劑由于高錳酸鉀與混凝劑投加點相距極短，因此可以認(rèn)為是同時投加。據(jù)小樣試驗表明，與聚合氯化鋁同時投加時，相應(yīng)的去色、味，混凝效果反而下降，初步 分析 為聚合氯化鋁被高錳酸鉀降價所致。據(jù)平行試驗表明，用硫酸鋁混凝劑，效果相對較佳。由此認(rèn)為，兩者同時投加，選用低分子混凝劑為宜，其相應(yīng)機理有待進(jìn)一步探索。

1.3.2　取消預(yù)加氯據(jù)小樣試驗表明，預(yù)加氯對高錳酸鉀無明顯影響，但因南門水廠預(yù)加氯極易造成沉淀池出水有殘余氯存在，從而影響粉末活性炭吸附效果。再者，水源污染期間，原水常有揮發(fā)酚檢出，取消預(yù)加氯，使之不再形成嗅味更為強烈的氯酚。

2　運行效果

自1998年4月25日至8月15日，南門水廠采用高錳酸鉀預(yù)處理與濾前粉末活性炭聯(lián)用投加工藝，期間原水水質(zhì)為：水溫18.5～28.5℃，濁度118～584NTU，色度25～45度，氨氮2.50 ～0.75mg/L，CODMn10.87～5.11mg/L。混凝劑采用蘇州產(chǎn)精制硫酸鋁，投加量為20～35mg/L，高錳酸鉀投加量為0.25～0.40mg/L，粉末活性炭為20mg/L。對原水中有害污染物濃度的去除情況分述如下。

2.1　對氨氮的去除

如圖2所示，與常規(guī)工藝流程相比，投加高錳酸鉀后沉淀池出水氨氮去除率反而下降(9.6 %)，濾后水去除率略有上升(4.2%)。兩種工藝均能保持較小的出水氨氮絕對值(<0.02～0 .25mg/L)。加入高錳酸鉀后，沉淀水氨氮去除率下降，是部分分子量較大的有機物被高錳酸鉀分解為氨氮所致。

圖2　氨氮去除率

圖3　CODMn去除率

2.2　對CODMn的去除

如圖3所示，以硫酸鋁作混凝劑時，采用高錳酸鉀*.粉末活性炭聯(lián)用組合工藝，對CODMn 去除率明顯高于常規(guī)凈水工藝。但據(jù)混凝平行試驗表明，如采用聚合鋁作混凝劑，混凝沉淀后，CODMn去除率達(dá)40%左右。

2.3　對色度的去除

如圖4所示，對色度的去除，高錳酸鉀-粉末活性炭投加工藝明顯優(yōu)于傳統(tǒng)凈水工藝。就南門水廠而言，傳統(tǒng)凈水工藝對色度的去除主要依靠混凝沉淀，而采用高錳酸鉀-粉末活性炭聯(lián)用組合工藝后，雖經(jīng)混凝沉淀色度去除率有所下降，但濾后水色度去除率突躍，據(jù)監(jiān)測主要由以下兩部分構(gòu)成：

圖4　色度去除率

(1)粉末活性炭的吸附作用：活性炭對分子量較小的有機物有良好的吸附能力，而高錳酸鉀的預(yù)處理，降解有機物使這一能力得以更大的發(fā)揮，從而提高了濾池的去色能力。

(2)是對鐵、錳的高效去除，而鐵、錳是形成出水色度的主要因素之一。

圖5　鐵、錳去除率

從圖5可看出，常規(guī)的凈水工藝流程對二價錳的去除甚微。而在投加高錳酸鉀*.粉末活性炭一星期后，濾砂表面微黑，形成了錳砂接觸層，從而有效地去除了鐵、錳，使濾池的去色能力提高。同理，從圖5還可以說明，投加高錳酸鉀后，由于沉淀池二價錳上升，從而致使去色率低于常規(guī)工藝流程。經(jīng)上述處理后，出廠水色度小于10度。

2.4　對嗅味的去除

用高錳酸鉀取代預(yù)加氯后，沉淀池上異味明顯降低，以粉末活性炭吸附、濾池過濾后，出水無異味，去嗅效果良好，能確保Ⅱ級。據(jù)同期監(jiān)測資料表明，粉末活性炭對揮發(fā)酚的去除率接近100%。

2.5　對濁度的去除

加入高錳酸鉀后，反應(yīng)池出口處的礬花由絮狀變?yōu)槠瑺�，泥水分離更為清晰。據(jù)同期攪拌試驗表明，保持相同的沉淀出水濁度(3～8NTU)，可節(jié)約硫酸鋁1/3。投加高錳酸鉀*.粉末活性炭后，濾池的截污能力上升了23.3%(濾池去濁率由67.6%上升為90.9%)。這說明，投入高錳酸鉀，通過氧化分解有機物，改變了膠體顆粒表面特性，從而使其更易脫穩(wěn);形成的余濁，在粉末活性炭的協(xié)同作用下，更易被濾池截留。出水濁度由1.5NTU左右降至0.8NTU左右。而濁度的降低，不僅提高了后續(xù)工藝加氯消毒效果，降低了加氯量，而且對水的色度、嗅味的去除，有機物總量的降低，均有較好作用。

2.6　對UV254的去除

南門水廠原水的UV254值為0.3～0.6，加入KMnO4后，沉淀出水UV254值比常規(guī)工藝下降了27.8%，在此基礎(chǔ)上，濾前投加粉末活性炭，濾后水UV254值比常規(guī)工藝下降了26.4%，出廠水UV254<0.1。這是常規(guī)工藝所難以達(dá)到的。

3　有待進(jìn)一步探索的幾個 問題

(1)KMnO4投加量與粉末活性炭吸附之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。雖經(jīng)小樣試驗表明同時投加高錳酸鉀0.5mg/L和20mg/L粉末活性炭，兩者相互無明顯負(fù)面 影響 ，但實際操作中我們?nèi)砸赃m當(dāng)降低高錳酸鉀投加量，從而降低其對粉末活性炭的負(fù)面影響為指導(dǎo)思想，但因受試驗手段及時間限制，在具體實踐中未找到最佳結(jié)合點。

(2)因受工藝條件限制，投加點難以變更。如引水距離較遠(yuǎn)，則在取水口投加高錳酸鉀不僅可延長高錳酸鉀反應(yīng)時間，增加高錳酸鉀投加量，且粉末活性炭的投加點可進(jìn)一步探索。

(3)1998年生產(chǎn)運行期間，南門水廠的原水水質(zhì)優(yōu)于1997年同期，因此這一聯(lián)用組合工藝的最大抗污染負(fù)荷能力還需進(jìn)一步驗證。

4　結(jié)語

生產(chǎn)運行表明，就南門水廠原水水質(zhì)而言，采用高錳酸鉀預(yù)處理、濾前投加粉末活性炭聯(lián)用組合工藝與常規(guī)凈水流程相結(jié)合，對降解有機物，提高去嗅、色能力，效果明顯。同時這一組合工藝，對濁度的降低、礬耗的節(jié)約也較顯著。

因此對一些老水廠來說，在微污染水源水處理中采用高錳酸鉀*.粉末活性炭聯(lián)用組合工藝確是一種 經(jīng)濟 有效的手段。

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