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

　　摘要：通過混凝處理前采用高錳酸鉀復合藥劑預處理，考察了其對混凝水處理的強化效應。實驗結果表明：高錳酸鉀復合藥劑預處理對混凝處理具有很好的強化效應，能顯著提高混凝過程對濁度、有機物等污染指標的去除效率，改善出水水質，當高錳酸鉀的用量為0.25 mg／L時，聚合氯化鋁和硫酸鋁的投加量分別減少30％和 40％。
　　關鍵詞：給水處理；高錳酸鉀；強化混凝；預處理
　　中圖分類號：TU991.22　 文獻標識碼：A　　文章編號：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

　　近年來的一些監測表明，我國的水體已普遍受到嚴重污染，而且受污染類型絕大多數屬于有機污染^［1］。有機污染物能就附于水中膠體顆粒表面，提高膠體的穩定性，阻礙膠體的沉降脫穩^［2］，影響了常規混凝工藝的處理效果。
　　由于常規的混凝處理過程對有機物的去除率不高，因此用氧化劑進行預處理是強化混凝去除有機污染物的行之有效的方法之一。我國一些學者在對高錳酸鉀預氧化水處理應用研究的基礎上，又提出了高錳酸鉀復合藥劑（以PPC表示）這一復合性的水處理藥劑^［3］。PPC是以高錳酸鉀為主劑的一種復合性藥劑。前期的一些研究已經表明了PPC在某些水質的處理上具有較高的氧化和助凝助濾等功能^［4］。本文主要針對某受污染水源水，采用高錳酸鉀復合藥劑預處理以強化常規的混凝處理，進一步考察該藥劑對水體混凝處理的強化效應。

1 實驗水質及實驗方法

1.1 水質概況
　　水源水引自南方某一人工河。受河岸上游一些工農業生產廢水和生活污水的影響，河水污染嚴重且有嗅味。實驗是在冬季低溫低濁期進行的，原水的濁度在15NTU左右，ρ（COD_Mn）在7 mg／L左右，水溫在6℃左右，臭味強度在2級左右。
1.2 實驗方法
　　以室內燒杯攪拌混凝實驗為主，是在六聯電動攪拌器上進行的，水量為1000 mL。混凝條件為先以250r／min的轉速快攪2 min，再以60r／min的轉速慢攪10 min，靜止沉10min，以虹吸法在液面下2cm處取上清液200mL，進行相應指標的分析，其中PPC預處理的條件為在混凝劑前先投加，并以100r／min的轉速攪拌反應一定時間（如無特別指明為10min）。通過PPC預處理強化與常規混凝處理效果的對比，分析PPC預處理的強化混凝效應。圖1為主要實驗流程圖。實驗中同時采用硫酸鋁（Al₂（SO₄）₃）和聚合氯化鋁（PAC）兩種混凝劑。

2 實驗結果與討論

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

　　

　　從圖2看出，當以聚合氯化鋁作混凝劑時，隨著混凝劑投量的增加，開始時沉后水濁度有很大降低，而當混凝劑投量達一定值時，再增加其投量，對沉后水濁度影響不大。而采用PPC預處理時，在相同混凝劑投量下，沉后水濁度比單純混凝時的濁度有很大降低，可見，高錳酸鉀復合劑對聚合氯化鋁的混凝具有很明顯的強化去除濁度的效應。
　　圖3為以硫酸鋁作混凝劑的情況。同氯化鋁情況相似，PPC預處理對硫酸鋁混凝同樣具有明顯所強化去除濁度的效應。
　　綜上可見，高錳酸鉀復合藥劑預處理對混凝除濁具有較高的強化效應。
2.2 PPC預處理對COD_Mn的強化去除效果
　　有機污染是目前水體污染的主要指標。圖4和圖5分別表示PPC預處理在兩種混凝劑混凝處理過程中對有機污染物的強化去除效果。

　　　　

　從圖4看出，原水ρ（COD_Mn）為6.9mg／L，單獨用PAC混凝沉淀處理后，COD_Mn質量濃度有一定幅度下降，實驗條件下可降至5.5～4.3mg／L；而投加PPC進行強化處理時，COD_Mn的降低則更為明顯，PPC投量為0.25 mg／L時，同樣條件下COD_Mn的質量濃度可降為4.2～2.3 mg／L，當PPC投量為0.37 mg／L時，COD_Mn質量濃度又可繼續降至3.2～1.8 mg／L。可見，對應條件下PPC強化與單純混凝相比，COD_Mn的相對去除率可達24％～58％。
　　圖5以硫酸鋁作混凝劑的實驗結果與此相似，單純混凝COD_Mn的去除率很低，而投加PPC預處理后，對COD_Mn的去除效果明顯提高，與單純混凝相比其相對去除率可達15％～44％。可見，PPC預處理具有很高的強化混凝除污染效應。
2.3 PPC預處理強化混凝的經濟效應
　　一般情況下，水體中由于有有機污染物的存在，導致混凝效果下降。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。從上文的實驗結果可以看出，采用一定量的PPC預處理可明顯強化混凝工藝的水處理效果，改　 善出水水質。而且在實驗中還觀察到，在達到相同出水水質的情況下，投加 PPC進行預處理可在很大程度上節省混凝劑的投量，從而可降低制水成本，具有較高的經濟效益。如以圖2中PPC強化和單獨PAC混凝的結果對比可以看出，當PPC投量為 0.25 mg／L時，PAC的投量只需20 mg／L就可以達到與單獨30 mg／L PAC投量時相同的出水濁度（約7.0 NTU），即達到相同出水可節省PAC達10mg／L，相對節省約30％；以硫酸鋁作混凝劑時的結果也是類似的，圖3中以0.25 mg／L的PPC預處理時，硫酸鋁投量為30mg／L時就可以達到與單獨混凝時50 mg／L硫酸鋁投量的相同的出水濁度（約 7.2 NTU），即達到相同出水水質可節省硫酸鋁達20 mg／L，相對節省約40％。
　　一般情況下，在濾后水的出水濁度等指標與沉后水的相應指標成對應關系，且沉后水濁度在6～7 NTU左右時一般濾后水即可達到3.0NTU的要求標準。因此，從本文的分析結果可以看出，使用PPC預處理不僅能強化混凝過程的除污染凈水效果，而且在為達到相同水質要求時可大幅度節省混凝劑投量，降低制水成本，具有較高的使用價值。

3 高錳酸鉀復合藥劑的主要作用機理

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合性藥劑，因此高錳酸鉀的氧化作用在復合藥劑的作用中是不可忽略的。在水中含有有機物等污染成分時，高錳酸鉀可發揮其較強的氧化作用，將一部分有機物氧化破壞，從而降低了后續處理的有機負荷。
3.2 新生態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物——新生態水合二氧化錳在PPC的作用中起到了一定的作用。新生態水合二氧化錳作為一種中間價態的產物，既具有一定的催化氧化性，同時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］新生態水合二氧化錳的吸附在對有機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同作用
　　前期的研究^［5］對高錳酸鉀和其復合藥劑的作用效果進行了系統的對比分析，表明了PPC具有遠遠高于單純高錳酸鉀的除污染效果，證明了復合藥劑中高錳酸鉀和其它組分存分著一定的協同強化作用。

4 結語

　　分別使用聚合氯化鋁和硫酸鋁為混凝劑進行混凝實驗，并與高錳酸鉀復合藥劑預處理的強化混凝效果進行對比。結果表明，高錳酸鉀復合藥劑對硫酸鋁和聚合氯化鋁混凝處理均有較高的強化效應。另外，使用PPC預處理可降低混凝劑投量，降低制水成本。在實驗條件下、當PPC投量為0.25mg／L時，在達到相同出水水質時可節省混凝劑聚合氯化鋁30％左右、硫酸鋁40％左右，具有較高開發應用前景。

參考文獻：

［1］ 李曉東，蔡一慶，馬軍。水中有機成分及其對飲用水水質的影響［J］給水排水，1999，25（5）：12－14。
［2］ M R Jekel.The stabilization of dispersed mineral paticles by adsorption of humic substance［J］.Water Research，1986，20 （12）：1543—1554
［3］馬軍 高錳酸鉀去除與控制飲用水中有機物污染物的效能與機理［D］哈爾濱：哈爾濱建筑大學，1990
［4］陳忠林 高錳酸鉀復合藥劑強化混凝除濁除臭研究［D］哈爾濱：哈爾濱建筑大學，1997
［5］張錦 高錳酸鉀復合藥劑除酚除臭研究 ［D］哈爾濱：哈爾濱工業大學，2001

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作者簡介：張錦（1973－），女，遼寧大連人，講師，工學博士，現為中國地震局工程力學研究所博士后，電話（0411）4729205，dlhsh-zhj＠163.com。