深圳市市政工程設計院
沈凌云 許國仁

　　飲用水水源的微污染問題已成為目前給水處理界研究人士關注的焦點問題之一，許多研究人士在從各個方面研究工作探討微污染水處理的新工藝、新技術，其中包括生物預處理、臭氧-活性炭吸附聯用、高錳酸鉀復合藥劑（CP）預處理工藝等，這些新技術新工藝都對水中有機污染物的去除具有良好的效果。
　　本文著重對高錳酸鉀復合藥劑（CP）預處理工藝在技術和經濟方面的應用分析，探討了其在微污染水中強化混凝強化過濾在技術和經濟上應用的可行性。
　　高錳酸鉀復合藥劑（CP）是由高錳酸鉀（主劑）和輔劑組成的。系統的研究結果表明，高錳酸鉀復合藥劑具有優越的強化混凝和強化過濾作用。主要表現在強化混凝、強化過濾去除濁度、色度、藻類、嗅味方面；去除水中的微量有機污染物和致突變活性物質；降低鹵仿前質和鹵仿生成量：取代預氯化；降低混凝劑的用量；降低水中總錳；適應不同污染水體和不同溫度尤其是低溫低濁水體等方面都具有非常好的處理效果。
　　高錳酸鉀復合藥劑（CP）是由高錳酸鉀（主劑）和輔劑組成的。其中鋪劑也是在水處理中衛生部門同意使用的化學藥劑。已經獲得頒發了高錳酸鉀復合藥劑飲用水化學處理劑衛生安全許可證。
　　高錳酸鉀在給水處理中具有良好的基礎：高錳酸鉀在水中有如下的化學反應：
　　MnO₄- +8H⁺ +5e=4H₂O+Mn²⁺ E=1.491V (酸性介質）
　　MnO₄^- +4H⁺ +3e=2H₂O+MnO²E=1.695V (弱酸性介質）
　　MnO₄^- +2H₂O +3e=40H^- +MnO²E=0.588V （中性和偏堿性介質）
　　通過分析和實際試驗研究中發現在中性、弱堿性的常規水處理介質中高錳酸鉀的反應產物二氧化錳在水中溶解度極小，能夠被混凝沉淀、過濾有效地去除。在實際應用工程中，控制好高錳酸鉀的投加量，水中殘留錳濃度不但不會超過飲用水衛生標準，而且有利于源水中錳的去除。在除鐵除錳方面，高錳酸鉀氧化地下水和地表水中溶解性Fe²⁺和Mn²⁺的應用已有四十多年的歷史，高錳酸鉀在中性條件下可以和水中的Mn²⁺發生如下反應：
　　２MnO₄^- +2H₂O+3Mn²⁺=4H⁺ +5MnO₂ (中性介質）
　　它可使溶解性的Fe²⁺和Mn²⁺轉化為可去除的物質在后續處理過程中得到有效去除。前期的研究工作也表明，水中的Fe²⁺和Mn²⁺存在可提高高錳酸鉀的除有機污染效能。實際工程使用過程中未發現高錳酸鉀對水質有不良影響。
　　錳是自然界中含量較高的元素，高錳酸鉀的制備工藝也比較簡單，高錳酸鉀原料的來源充足；高錳酸鉀復合藥劑（CP）中鋪劑的來源也十分充足，同時高錳酸鉀復合藥劑（CP）的制備也不復雜，易于工業生產和質量控制。
　　高錳酸鉀復合藥劑（CP）產品是固體，在符合國家對氧化劑包裝、運輸、儲存標準要求的條件下可以安全地進行長距離的運輸，高錳酸鉀復合藥劑（CP）的溶解投加方式與固體混凝劑投加方式類似，可以進行濕投和干投，投加簡便并且能夠實現自動控制的準確投加。高錳酸鉀復合藥劑（CP）的價格相對便宜，在給水處理中投加量較小，可以保證水廠的正常使用。
　　經對微污染水處理的經濟效益分析，高錳酸鉀復合藥劑（CP）工藝與其它做污染水的預處理工藝在設備投資、基建投資等方面的比較顯示出優勢。
　　采用臭氧預氧化除微污染工藝需增設臭氧發生器、臭氧反應接觸塔、空壓機、尾氣回收裝置及相應的耐腐設施，其投資是巨大的，對于一個中等規模的水廠（10萬噸/日），投資高達千萬元。這是在發展中國家極少采用臭氧化除微污染工藝的主要原因。應用高錳酸鉀復合藥劑（CP）預處理工藝，主要投資是需增加一套高錳酸鉀復合藥劑（CP）投加和控制系統，對于一個中等規模的水廠（10萬噸/日），其設備和基建設投資費用大約為臭氧工藝的1/20到1/50。
　　預氯化工藝雖然有許多副作用，但由于某種原因其設備投資和運行費用相對較低，目前在污染水處理中仍是中國普遍采用的預處理工藝，對于一個中等規模水廠（10萬噸/日），采用流量比例自動控制投加的預氯化工藝的設備和基建投資費用經過測算仍為高錳酸鉀復合藥劑（CP）預處理工藝的2倍左右。
　　臭氧預氧化工藝不僅在設備投資方面十分巨大，日常運行管理的費用也比較大。據測算臭氧在國內的運行成本為0.05-0.1元/m3水，高錳酸鉀復合藥劑（CP）的運行成本為0.015元/m3水左右，如果把強化混凝降低用量和取代預氯化降低氯的用量等方面統一考慮進去，投加高錳酸鉀復合藥劑（CP）后整體的藥劑費用還會有所降低。高錳酸鉀復合藥劑（CP）預處理和臭氧預氧化相比在運行成本方面具有優勢。
　　預氯化在助凝、去除藻類等方面具有一定的效果。前期的研究中發現，高錳酸鉀復合藥劑（CP）在強化混凝、強化過濾、取代預氯化助凝和除藻、降低混凝劑的用量等方面具有更好的效果。表1所列出的各種數據是以高錳酸鉀復合藥劑（CP）和預氯化兩種預處理技術在達到或接近相同沉后出水或濾后出水濁度情況下，藥劑耗費量的比較。其中，水量以10萬m3/d的水廠計，一年可以在藥劑方面節約人民幣312.44萬元。在黃河水庫水中，較預氯化工藝年平均節約藥劑費用33.1%。以10萬m3/d用的水廠計，一年可以在藥劑方面節約人民幣196.19萬元。由于在許多情況下，預氯化沉后出水和濾后出水濁度不能達到高錳酸鉀復合藥劑（CP）強化混凝過濾的效果，實際節約藥劑耗量情況較上述要高。
　　綜上所述，高錳酸四復合藥劑（CP）預處理強化混凝強化過濾除污染深度處理工藝，在技術是成熟的，在經濟效益上也是良好的。在目前水污染日益加深的情況下，高錳酸鉀復合藥劑（CP）預處理強化混凝強化過濾除污染深度處理工藝一定能發揮良好的除污染功能，對人民的身體健康起到應用的保護作用，造福于人民。（表附后）