高锰酸钾氧化助凝在给水处理中的应用研究
孙勇威 ，赵文军2，熊 云3
(1．哈尔滨铁路局齐齐哈尔房产建筑段，黑龙江齐齐哈尔161000；2．黑龙江大学建筑工程学院，哈尔滨150086；3．牡丹江
自来水公司，黑龙江牡丹江157000)
摘要：对高锰酸钾(KMn04)在给水处理氧化助凝方面进行了试验研究。结果表明，高锰酸钾在处理含有机物的地面水时具有显
著的助凝作用，沉淀后的水质等级明显提高，而且具有较好的经济效益。
关键词：高锰酸钾；氧化助凝；水处理
近年来，水体污染严重，全国城市90％以上水域受到污染。进入水体的污染物中，最普遍、危害最大的是有机物。研究表明，水中天然有机物的存在能在很大程度上增加水中胶体浊度的稳定性，据报道，如果水中溶解性天然有机物浓度增加3 mg／L(以TOC计)，则A12(SO4)3混凝剂的有效剂量增加5．3倍；若溶解性天然有机物浓度增加7mg／L，则A12(SO4)3混凝剂的剂量增加10．2倍。
另据报道，在溶解性天然有机物存在的条件下，水中无机浊质的凝聚动力学过程，一般不取决于其本身的性质，而主要取决于水中溶解性有机物的浓度与性质。一些学者认为，胶体稳定性的增加是由于腐殖质等溶解性天然有机物，在无机胶体浊质表面形成一有机涂层，造成胶体颗粒间的空间阻碍或双电层排斥作用，从而使其保持分散而难于聚结。这样使用传统工艺不仅造成水处理成本上升，而且也很难达到良好的出水水质。
牡丹江的江水特征之一是有一定的色度，溶解性有机物的浓度相对较高。色度一般为20-60度，耗氧量一般为4～10 mg／L。其主要成分为腐殖质、丹宁、木质素及一些生活污水、工业污水(如造纸厂、糖厂等污水)排入所造成的嗅味。近几年的研究资料表明，当有机物浓度较高时，要取得良好的混凝效果，保证良好的出水水质，不得不加大混凝剂的投加量，势必会增大制水成本。
氧化助凝是解决上述问题的常用措施。常用的氧化剂有氯、臭氧、高锰酸钾等。预氯化有一定的去除有机物和混凝作用，但氯化过程会产生一系列有害的卤代有机物，使处理后的水质出现异味，引起人们对于氯化助凝提出质疑 ；臭氧预氧化可使水中的有机物电荷密度降至最低，有氧化助凝作用，但是设备投资及运行费用都很大；高锰酸钾预氧化具有很好的助凝作用，药剂投加也很方便，于是对其进行了试验研究。
1 试验过程
高锰酸钾氧化助凝试验分两步进行。
1．1 烧杯搅拌试验
取水源水(江水)，静置0．5 h除去大颗粒泥砂后，分别移至6只1 000 mL的玻璃烧杯中，投加一定量的KMnO4和10％的Al2(SO4)3溶液，用六联定时搅拌器进行烧杯搅拌试验。以200 r／min快搅1 min，再以60 r／min慢搅10 min，静置10min，然后在液面下5 cm处取上部清液测定剩余浊度。
1．2 生产性试验
选用自来水公司一水厂系统进行生产性试验。该系统以江水为水源，采用传统的水处理工艺，以自产液体Al2(SO4)3为混凝剂，经混合池、反应池、斜管沉淀池、滤池、最后加氯消毒。
系统由平行独立的两部分组成，其设计参数和结构完全相同，每侧水量相同，可进行高锰酸钾助凝效果的对比试验，见图1。

2 试验结果与分析
2．1 烧杯搅拌对比试验
源水水质见表1。

取6杯水样，每杯加入等量的KMnO4，再加入不同量的A12(SO4)3进行搅拌试验，观察现象，测定水质。改变KMnO4的投加量重复上面的试验，试验结果见图2。
由图2可见，KMnO4氧化助凝对有机物含量较高的地表水有明显的助凝作用。在所试验的任何不同KMnO4投加量下，沉淀后水的余浊与单一投加A12(SO4)3比较水质均有提高。用KMnO4氧化助凝，不改变Al2(SO4)3的最佳投药点，而是使沉后余浊曲线向下发生平移，随着KMnO4投加量的增加，沉后水剩余浊度的降低幅度加大。在不同KMnO4投量的每组试验中测定最佳投药量时水样的沉后水中锰含量，发现在KMnO4投加量<1．5 mg／L时，沉后水中的锰含量低于生活饮用水标准(0．1 mg／L)。

2．2 生产性工艺试验
开始进行生产性试验，当日源水的水质见表2。

首先将两侧的水量调整平衡(每侧2．0×104t／d)，再调整两侧的Al2(SO4)3投加量(50 mg／L)。然后在7 h时向I侧系统中投加1．0 mg／L的KMnO4，结果见图3。

由图3中可见，投加KMnO4后，两侧反应池的反应效果明显不同，形成的絮状颗粒的大小有明显的差别，1 h后，I、Ⅱ两侧的沉后浊度出现明显的差别，I侧浊度低于Ⅱ侧5～10度，连续几天做这样的试验，结果大致相同。由此可见以KMnO4做助凝剂配合Al2 (SO4)3处理含有机物的地表水具有明显的效果：①在Al2(SO4)3投量相同的情况下，以KMnO4助凝能提高出水水质；②在保证相同出水水质的情况下，以KMnO4助凝能降低Al2(SO4)3的投加量。
2．3 机理分析
水中天然有机物(如腐殖质等)，在无机胶体浊质表面形成一有机涂层，造成胶体颗粒间的空间阻碍或双电层排斥作用，从而使其保持分散而难于聚结，增加了水中胶体浊度的稳定性。KMnO4通过破坏有机物对胶体的保护作用，强化胶体脱稳，形成以新生态Mn02为核心的密实絮体。
2．4 经济性分析
为了探讨其经济效益，进一步进行了试验。I侧的Al2(SO4)3和KMnO4的投量不变，逐渐提高
Ⅱ侧的Al2(SO4)3投加量，使两侧的出水浊度大致相同。试验发现，随Ⅱ侧Al2(SO4)3投量的增加，浊度逐渐降低，当投药量达到68 mg／L时，两侧的余浊接近，由此可以推算在这种水质条件下，I侧比Ⅱ侧少投Al2(SO4)3 18 mg／L。而且Ⅱ侧的出水pH值降
低较大，要加碱调整到I侧的水平需多加碱8 mg／L。
以供水10X104t／d计算，可节省Al2(SO 4)3 1．8t／d(1 200元／t)，节省火碱0．5 t／d(2 700元／t)，合计3 510．00元／d，节省126万元／a的 (SO 4) 和火碱的材料费。KMnO4的投量按2．0 mg／L计算，10X104t水厂日投量200kg(1万元／t)，合人民币2 000元，需72万元／a，两者费用之差纯节省材料费54万元／a。由此可见，KMnO4在给水处理中的助凝作用具有显著的经济效益。
3 结语
通过烧杯和生产性试验，说明KMnO4做助凝剂对牡丹江地表水具有明显的助凝作用，其最佳投加量为1 mg／L，沉淀后水的浊度下降了29％。另外，KMnO4氧化助凝在改善水质、节省净水材料、降低制水成本方面具有较好的效果，而且操作方便，工艺简单，在生产中应推广使用。

高锰酸钾／高锰酸盐预氧化处理高氨氮高有机物污染原水
王盛倪静周丽英叶连芳汤慧静
(上海市自来水市南有限公司徐泾水厂上海200002)
摘 要针对高氨氮、高有机物污 的淀浦河原水边行了离锰酸钾、高锰酸钾复合盐(PPC)预氧化研究。结果表明．高锰酸钾的除锰效果优于高锰酸钾复合盐，高锰酸钾最佳投加量为1．Omg／L，此时出水中锰的平均浓度由O．34 mg/L降至0．09 mg／L， 投加量大于1．5mg／1L时，出水锰开始反弹：高锰酸钾复合盐的最佳投加量为1．5 mg／L。并且在0～3mg／L的投加量范围内，出水锰 没有发生反弹。高锰酸钾复合盐的助凝效果优于高锰酸钾，当高锰酸钾及其复合盐的投加量分别为1．Omg／L和1．5 mg／I 时，助凝效果最 (利余浊度去除字分别提高31．6％和41．8％)。高锰酸钾及其复合盐对UV254和耗氧量没有明显去除效果，两者均会增加出水色度。综合考虑处理效果与助凝剂使用成本，认为试验期间的淀浦河水更适合采用高锰酸钾预氧化技术。
关键词高锰峻钾，高锰酸钾复合盐，预氧化，锰．助凝
1 概述
近年来，中国水源污染呈发展之势．近50％ 的重点城镇水源水不符合饮用水水源的水质标准．都检测出多种有机污染物，其中有些是EPA规定的优先检出物，对人体健康产乍重大威胁． 由于水中溶解性有机物的大量增加，使水中的体系平衡发生改变，水中胶体颗粒稳定性朝增加的方向转化．这导致了凝聚过程中混凝剂投量的增加，而且往往也很难达到良好的出水水质．
化学预氧化是通过存给水处理工艺前端投加氧化剂强化其处理效果的一类预哦处理措施。常见的氧化剂有氯、臭氧、高锰酸钾、过氧化氢等．高锰酸钾是一种强氧化剂，其氧化还原电位在酸性条件下为1．70V，在碱性条件下为0．59V 它具有明显的助凝和助滤效果，能将水中多种有机污染物降解，提高出厂水的毒理学安全性。高锰酸钾复合药剂(PPC)则是高锰酸钾与多种药剂复合而成，能有效降低水的有机污染程度，且延长时间和增加药剂投量均能增加其对酚类物质的去除效果。
本文以高氨氮高有机物污染的淀浦河原水为对象．重点考察和比较高锰酸钾和高锰酸钾复合盐的强化除污染效能，为强化常规处理工艺提供可靠的工艺参数
2 试验部分
2．1 试验材料与方法
2．1．1 试验药剂和设备
选用工业纯高锰酸钾和哈尔滨工业大学研制的高锰酸钾复合盐进行预氧化烧杯搅拌试验。
试验 混凝剂为聚合氯化铝，由江苏省太仓市新星轻工助剂厂提供
主要设备有TA 6—1程控混凝实验搅拌仪(武汉恒岭科技有限公司制造)，辅助设备有2100N型液体浊度仪、H．H．S型指针式恒温水浴锅，移液管、温度计、烧杯等器具
2．1．2 试验用水质
本试验进行时问为2007年3月～4月，在上海徐泾自来水厂化验室进行，试验用原水为淀浦河水。淀浦河属于典型的污染内河，水体污染严重，氨氮、耗氧量等指标严重超标，属劣V类水体，试验期间原水水质情况见表

2．1．3 试验方法
聚合氯化铝投加量为30mg／L。空白试验投加聚合氯化铝。
先用蒸馏水分别配置浓度为lmg／L的高锰酸钾和高锰酸钾复合盐溶液，再根据试验所需的投加量取相应体积的稀释液加入原水中，混凝沉淀试验的参数设置为：①300r／min，30s；②120r／min，10min；③50r／min，10min；④ 静沉，15min。取上清液进行测定。助凝剂与混凝剂的投加顺序分两种：(1)助凝剂与混凝剂同时加；(2)助凝剂比混凝剂提前10min投加。
2．2 试验结果与讨论
2．2．1 高锰酸钾及其复合盐助凝效果
试验日期为3月24日、26日、28日和4月4日。试验用原水浑浊度范同为25—40NTU，当投加聚氯化铝30mg／L而不投加助凝剂时，剩余浊度平均降至1．03NTU。高锰酸钾及高锰酸钾复合盐助凝试验结果见图1和图2
由图1可知．高锰酸钾投加量在一定范围内时有助于提高混凝效果。投加量1．0mg／L时，剩余浊度降至0．71NTU，去除率提高了31．6％。这是由于高锰酸钾在氧化过程中产生的巾问产物能够通过吸附作用促进絮体的成长，形成密实絮体，因而表现出了一定程度的助凝作用。另外，高锰酸钾投加量达到一定量后，能使水中的一些带鞭毛的藻类失去运动活性，还可使纤毛虫、夹壳虫等的运动活性收到禁阻和失活，这些生物失去运动活性后，有利于混凝、过滤效果的提高。但高锰酸钾投加量大于1．5mg／L时，剩余浊度开始反弹，投加量为3mg／L时，浑浊度高于空白值。这可能是由于部分高锰酸钾残留水中产生色度，而间接干扰浑浊度测定，结果引起升高。

高锰酸盐复合盐投入水中后将对胶体杂质进行表面改性或者对一些溶解性有机污染物、无机物(如H2S)等进行氧化分解，同时PPC在作用过程中产生的中间产物(如新生态水合二氧化锰)会起到协同作用，这些都将有利于混合形成密实的絮体，有助于水中杂质的去除。由图2可知，投加高锰酸钾复合盐能有效提高混凝效果。高锰酸钾复合盐投加量为1．5mg／L时，浑浊度去除率升高41．8％ ，剩余浊度降至0．62NTU。高锰酸钾复合盐投加量小于3mg／L时，剩余浊度值没有反弹。
2．2．2 高锰酸钾及其复合盐除锰效果
高锰酸钾除锰试验结果见表2。试验结果表明，高锰酸钾预氧化除锰效果明显．混凝沉淀出水中锰的平均浓度由0．34mg／L降至0．09mg／L(标准限值为0．1mg／L)。高锰酸钾投加过量会导致出水中锰含量增加，高锰酸钾投加量为1．0和1．5mg／L时．除锰效果最好，最佳投加量选择1．0mg／L。高锰酸钾投加量超过2．0mg／L时． 出水中锰含量随投加量的增加而增加。淀浦河原水现阶段高锰酸钾最佳投加量应为1．0mg／L。

由表2可知，水温为lO一2O℃的条件下，高锰酸钾助凝剂比混凝剂提前10min投加与两者同时投加的除锰效果基本相似．但高锰酸钾提前10min投加时，发生的反翘现象弱于同时投加。当高锰酸钾提前10min投加，投加量为2．0mg／L和3．0mg／L时．出水锰浓度为0．11mg／L和0．26mg／L，而同时投加时出水锰浓度则为0．17和0．39mg／L。这可能是由于提前投加时高锰酸钾氧化时间多于同时投加，氧化作用比较充分，水中残留浓度相对降低。
高锰酸钾复合盐除锰试验结果见表3。试验结果表明。高锰酸钾复合盐对锰有明显的去除效果，投加量达到1．5mg／L时，锰浓度可降至0．14mg／L，此后随浓度的增加，锰的去除效果无明显改变，最佳投加量为1．5mg／L。由表2和表3可知，高锰酸钾除锰效果好于复合盐。高锰酸钾复合盐投加量增加到3mg／L时未发现出水锰浓度升高的趋势，而高锰酸钾投加量增加到2mg／L时出水锰含量开始反翘现象。因此，从生产运行的角度考虑，高锰酸钾复合盐比高锰酸钾容易操作和控制。

2．2．3 高锰酸钾及其复合盐对uV254的去除效果
高锰酸钾及复合盐对UV254的去除试验结果见图3和图4。

图4 面锰酸钾复合盐对UV254的去除效果试验结果显示，高锰酸钾及复合盐埘UV254体现出一定的去除效果，且随着投加量的增加，去除率逐渐升高。这可能是由于高锰酸钾与相关有机物发生氧化反应的结果所致。高锰酸钾对UV254的去除效果好于复合盐，当高锰酸钾投加量为3．Omg／L时，UV254的去除率提高了14．9％。相同投加量时复合盐对UV254的去除率提高了7．3％。高锰酸钾投加量为1．Omg／L时，UV254的去除率提高了6．5％ ， 复合盐投加量为1．5mg／L时，UV254的去除率提高 2．5％。
2.2．4 高锰酸钾及其复合盐对耗氧量的去除效果
高锰酸钾及复合盐对耗氧量的去除试验结果见图5和图6

高锰酸钾及复合盐对耗氧量的去除效果较弱。试验原水耗氧量为8～11mg／L时，混凝沉淀后，空白平均值(未投加高锰酸钾)为6．03mg／L，平均去除率达到41．3％ 如图5所示，高锰酸钾投量为2．Omg／L时，耗氧量去除效果最好，平均值降至5．49mg／L，与空白值相比下降了0．54mg／L，去除率提高了8．9％。投加量为1．Omg／L时． 耗氧量的去除率提高了1．4％ 如图6所示，当高锰酸钾复合盐投加量为1．5mg／L，耗氧量去除效果最好，平均去除率提高了6．9％ 。
2.7.5 高锰酸钾及其复合盐对色度的去除效果
高锰酸钾及复合盐对色度的去除试验结果见图7和图8。试验结果显示，投加高锰酸钾及其复合盐对色度没有去除效果，且由于高锰酸钾本身为红色，致使沉淀出水的色度随着投加量的增加而升高。

2．3 高锰酸钾与复合盐的比较
投加高锰酸钾及复合盐的首要目标是除锰。从对锰的去除效果确定了高锰酸钾为1．0mg／L，高锰酸钾复合盐为1．5mg／L是最佳投加量，高锰酸钾除锰效果好于复合盐。对浑浊度、耗氧量、UV254和色度的去除效果无明显区别。另外，采用高锰酸钾预氧化生
产水的成本为0．0150元，m3，比复合盐低0．0087元，m3。综合考虑技术、经济成本因素，试验期间淀浦河原水适合采用高锰酸钾预氧化。
3 小结
1)高锰酸钾及其复合盐都体现出有一定的助凝效果，且高锰酸钾复合盐的助凝效果优于高锰酸钾：高锰酸钾的投加量为1．0mg／L时，剩余浊度去除率提高31．6％ ，但当投加量大于1．5mg／L时，剩余浊度开始反弹；高锰酸钾复合盐投加量为1．5 mg／L时，剩余浊度去除率提高41．8％ ，在试验范围内(高锰酸钾复合盐投加量0～3 mg／L)，剩余浊度没有发生反弹：
2)高锰酸钾及其复合盐的投加都体现出有明显的除锰效果，但高锰酸钾的除锰效果优于高锰酸钾复合盐。高锰酸钾最佳投加量为1．0mg/L，此时出水中锰的平均浓度由0．34 mg／L降至0．09 mg／L．高锰酸钾投加量超过2．0mg/L时，出水锰含量随投加量增加而增加。高锰酸钾复合盐的最佳投加量为1．5 mg／L；
3)高锰酸钾及其复合盐对UV254和耗氧量的去除作用不明显。
4)高锰酸钾及其复合盐都增加了出水的色度。综合技术、经济成本因素，认为在试验期间淀浦河原水更适合采用高锰酸钾预氧化处理。

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高锰酸钾与氯胺联合预氧化强化低温低浊水处理
杨艳玲，李星
(北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复
工程重点实验室，北京100022)
摘要：为了探讨对低温、低浊水更为有效的预氧化技术，通过小试考察了高锰酸钾与氯胺联合预氧化工艺在助凝、助滤、去除有机物及减少氯化消毒副产物方面的效能。结果表明：与单独氯胺预氧化工艺相比，高锰酸钾与氯胺联合预氧化具有明显的强化助凝和助滤作用，在最佳质量浓度时，可使沉后及滤后水浊度去除率分别达到94％和98％ 以上；并具有明显地降低沉后有机污染指标的效能，使沉后水中uV254和CODMn指标分别降低23％ 和32％ ；还能够有效地控制THMs的生成，KMn04质量浓度为2 mg／L时，THMs去除率达85．2％ ，同时还可去除CHBr2C1、CHBr3两种副产物。因此高锰酸钾与氯胺联合预氧化是一种对低温低浊水十分有效的水处理技术。
关键词：市政工程；联合预氧化；高锰酸钾；氯胺；浊度；UV254；
COD~=；THMs；低温低浊水
中图分类号：TU991．2 文献标识码：A
北方地区的许多城市水厂以地表水作为水源，在冬季，由于水温过低，絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小，水中浊度过低又使颗粒间的碰撞几率大为减少，影响混凝效果，使出水水质变差。尤其是当水体受到污染时，水中有机污染物对胶体的保护稳定作用阻碍了混凝剂与胶体颗粒间的脱稳凝集，使得混凝处理更加困难。因此低温低浊水的处理问题一直是这些水厂长期面临的技术难题。
针对受污染水，水厂通常采用预氯化的方法，通过投加氯来氧化破坏有机物对胶体的保护作用，改善混凝效果。但是氯作为预氧化剂存在许多问题，一方面它与水中某些有机物生成有毒害作用的氯化副产物；另一方面，水中氨氮含量高时，通常的加氯量大部分转化为氯胺，不仅氯耗较大，而且生成更多的对人体健康有害的副产物，使出水的化学安全性下降。
前期的研究表明，采用KMnO4与NH2C1协同预处理微污染水源水，不但能强化NH2C1的消毒效果，减少NH2C1的投量，同时还可以降低三卤甲烷(THMs)的生成量，使处理后水质在化学安全性和微生物安全性两方面均得到提高。本文在前期研究成果的基础上，以冬季的黄河低温、低浊微污染水源水为实验水样，考察KMnO4与NH2C1联合预氧化在助凝、助滤、去除有机污染物及减少氯化副产物方面的效能，并与单独NH2C1的预处理效果进行对比，探讨对低温、低浊水更为有效的预氧化技术，同时更全面评价KMnO4与NH2Cl联合预氧化在实际应用中的可行性。
1 材料和方法
1．1 实验水质
以冬季的黄河低温、低浊微污染水源水为实验水样，实验期间部分水质参数如下：浊度为10．7 NTU，UV254为0．122，水温为4℃，pH值为8．08，NH3-N为0．24 mg／L，NO2一N为0．091mg／L，CODMn为4．24 mg／L。
1．2 分析指标与检测方法
浊度用HACH公司的台式浊度仪测定；pH值采用pH计测定；UV2s4采用752型紫外可见分光光度计测定；THMs采用安捷伦公司6890N气相色谱仪测定。
1．3 实验方法
用JJ一4六联电动搅拌器进行烧杯搅拌实验。将定量水样移至6个1500mL的烧杯中，先投加一定质量浓度的NH2一N，然后同时投加一定质量浓度的KMnO4和CI2。在一定搅拌强度(500r／min)下反应20min后，加入混凝剂FeCI3在200 r／min的条件下快速混合1 min，100 r／min慢速反应18min，沉淀30 min后，从距液面5 cm处的取样口取出上清液进行测定，部分水样经定性滤纸过滤后测定。
2 结果与讨论
2．1 KMnO4与NH2CI联合预氧化的助凝、助滤效能KMnO4与NH2C1联合预氧化的助凝和助滤效果见图1和2，其中混凝剂FeC13质量浓度为7 mg／L。从图1可以看出，NH2C1具有很好的助凝作用，沉后水浊度随NH2C1质量浓度的增加呈明显的降低趋势；KMnO4与NH2C1联用具有明显的强化助凝作用，并存在最佳的质量浓度范围，不同的NH2C1质量浓度下，当KMnO4质量浓度为1．0 mg／L时沉后水的浊度最低，分别为0．643 NTU、0．570 NTU和0．530 NTU，沉后水浊度去除率达到94％ 以上。从图2中看出，NH2C1同样具有很好的助滤作用，随着NH2C1质量浓度增加，滤后浊度呈明显降低趋势，KMnO4与NH2C1联合预氧化同样具有明显的强化助滤作用，随着KMnO4与NH2C1质量浓度的增加，滤后水浊度始终呈现出良好的降低趋势，去除率均在95％ 以上，当KMnO4质量浓度为2．0 mg／L，NH2C1质量浓度为6．0 mg／L时，滤后水浊度已降为0．155 NTU，去除率达98．5％ 以上。
氧化剂一般通过破坏无机胶体颗粒表面的有机涂层达到强化混凝的目的。NH2C1通过水解后产生的HC10氧化了水中部分有机物，降低了胶体的稳定性，提高了混凝效果。KMnO4与NH2C1联用表现出明显的强化助凝和助滤的效能，一方面是利用KMnO4的氧化作用；另一方面是利用KMnO4与水中还原物质反应生成的水合MnO2的吸附作用促进和加快絮体的成长，有利于混凝和后续过滤工艺对有机物和浊度的去除；此外，KMnO4与NH2C1联用能互相促进，产生协同助凝作用，进一步降低沉后和滤后水的浊度。
2．2 KMnO4与NH2CI联合预氧化对有机污染指标的去除大量实验结果表明，芳香族化合物和具有共轭双键的化合物在254 nm波长下有较强的吸收峰，这类物质是天然水中主要的有机物质，同时UV254指标可作为TOC及THMs前体物的代用参数。

图3表示KMnO4与NH2C1联合预氧化对沉后水uV254指标的降低效果，实验中NH2C1质量浓度为6．0 mg／L。从图3可看出，uv254吸光度随着KMnO4质量浓度的增加而显著降低，在KMnO4质量浓度为2 m L时，其去除率可达23％。图4表示KMnO4与NH2Cl联合预氧化对沉后水CODMn的去除效果，从图4可看出，在KMnO4质量浓度相同的情况下，沉后水的CODMn指标随着NH2C1质量浓度的增加而减少，说明NH2C1对水中的微量有机污染物具有一定的去除作用。在NH2Cl质量浓度相同的情况下，增加KMnO4的质量浓度，CODMn指标随之降低。
NH2C1质量浓度为6．0 mg／L、KMnO4质量浓度为2 mg／L时，沉后水CODMn指标去除率达32％ 。可见KMnO4与NH2C1联合预氧化对uV254和CODMn指标均具有一定的去除能力。
KMnO4强化了NH2C1对沉后水的UV254和CODMn指标的去除作用，一方面是由于KMnO4的氧化作用将一部分有机物氧化甚至分解为CO2和HO2；其次，KMnO4氧化的中间产物新生态水合MnO2，具有较大的比表面积，通过吸附和包夹作用去除一部分难氧化和不能被氧化的有机物，另外新生态水合MnO2的催化氧化性对有机物的去除也起到了一定的作用。
KMnO4与NH2C1联合预氧化技术不仅能够氧化去除水中易氧化的有机物质，还能够在一定程度上去除一些难氧化和不能被氧化的有机污染物，因此，KMnO4与NH2C1联合预氧化是一种降低沉后水有机污染指标的有效措施。
2．3 KMnO4与NH2Cl联合预氧化对THMs的控制作用
国内外大量实验证明传统的预氯化产生的大量THMs等副产物有较强的“三致”作用，而NH2C1生成的副产物要少得多，但在大投量下也会有一定量的副产物生成。图5所示是NH2Cl质量浓度为6 mg／L时，不同KMnO4质量浓度对THMs生成量的影响。
由图5可以看出，随着KMnO4质量浓度的增加，THMs生成量大幅度降低，同时还减少了副产物的生成种类。例如，未投加KMnO4时，THMs生成量为17．3ug／L；KMnO4质量浓度为0．5 mg／L时，THMs生成量即有显著降低，还减少了一种副产物(CHBr3)；当KMnO4质量浓度为2．0 mg／L时，THMs生成量仅为2．6ug／L，去除率达85．2％ ，同时减少了两种副产物(CHBr2C1，CHBr3)。
KMnO4和NH4C1联合预氧化去除和控制副产物的原因可能是多方面的。一般认为NH2CI是通过缓慢释放HCIO来氧化水体中的有机物质及一些还原物质的，能避免或减缓与水

中有机污染物质的某些化学反应，所以NH2C1预氧化的THMs生成量较低；其次，由于两种药剂的氧化性强弱不同对水中有机物质的氧化可能存在一种竞争机制，KMnO4具有较强的氧化性，可能会更易于与有机物质反应，改变或破坏前体物及其他一些有机物质的结构，因此降低了HC10与有机物质反应生成副产物的几率；另外，KMnO2的还原产物新生态的水合MnO2作为凝聚吸附核心对THMs前质起到吸附去除作用，从而使THMs浓度降低；最后，还原生成的MnO2的絮凝核心作用还可以明显改善FeCI3的混凝去除有机物效能，从而使THMs生成量进一步降低 。
3 结 论
1)KMnO4与NH2C1联合预氧化对低温低浊水的助凝和助滤作用显著。KMnO4最佳助凝质量浓度为1．0 mg／L左右，可使沉后和滤后浊度去除率分别达到94％ 和98％ 左右，改善了沉后水和滤后水的水质。
2)KMnO4与NH2C1联合预氧化技术具有很好的去除水中有机物的效能，使沉后水的uv254和CODMn指标均有较大地降低，去除率分别达到23％和32％ 。
3)KMnO4能够有效地控制NH2C1预氧化过程中THMs的生成量和生成种类，对THMs的去除率达85．2％ ，同时可去除CHBr2C1，CHBr3两种副产物，提高了水的化学安全性。因此KMnO4与NH2C1联合预氧化是一种十分有效的处理低温低浊水源水的预氧化技术。

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由于高锰酸钾有强效的消毒作用，因此无论在家中还是医院，都是常备用品。

　　不过，溶液的配制很有讲究，需要格外注意。首先，浓度要掌握准确，过高的浓度会造成局部皮肤腐蚀溃烂。检验浓度的简易方法是直接观察溶液的颜色，呈玫瑰红色即可。

　　其次，消毒时间一定要达到5分钟，高锰酸钾放出氧的速度慢，需要一定的时间才能杀死细菌，且配制好的水溶液通常只能保存两小时左右。当溶液变成褐紫色时，则失去消毒作用，最好能随用随配。

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高锰酸钾—湿式粉末活性炭除臭技术研究刘强
【摘要】： 湖泊、水库水质污染日趋严重，富营养化程度逐渐加深，在条件适宜的情况下，藻类大量繁殖。藻类在新陈代谢过程中会产生土臭素(GSM)和2-甲基异冰片(MIB)等致臭物质，导致水臭，而常规工艺对致嗅物质的去除能力有限，饮用水中的嗅味常常引起用户的不满。本文对高锰酸钾-湿式粉末活性炭除臭技术进行了研究，结果表明，高锰酸钾-湿式粉末活性炭具有良好的除臭效果。 本文初步探讨了嗅味产生的原因、藻类致臭的机理，分析了原水中的致臭物质的种类及嗅味的发生规律，为水厂控制嗅味提供了预先的防范措施。 建立了主要致臭物质——土臭素(GSM)和2-甲基异冰片(MIB)的检测方法，该方法是以自行研制的C_(18)硅胶键合相填料为固相萃取吸附剂，通过对水中GSM和MIB固相萃取吸附和脱附过程的优化及气相色谱分析条件的探索，完善了饮用水中GSM和MIB的固相萃取-气相色谱法(SPE／GC)。 对济南玉清湖水库的嗅味污染进行了调查与分析，确定藻类过度繁殖是引起水臭的主要原因。 烧杯实验表明，粉末活性碳的吸附效果与吸附时间有关，高锰酸钾-湿式粉末活性炭的最佳联用方式为：粉末活性碳投加在水库取水口，投加量为20mg／L；高锰酸钾投加在水厂进水管(混凝剂投加点之前)，投加量为0.5mg／L。 生产性试验表明，常规工艺对嗅味的去除作用有限，而预氯化工艺去除嗅味的效果更低。在原水臭阈值较低的情况下，高锰酸钾预氧化技术可以取得较为满意的除臭效果，滤后水臭阈值的去除率超过80％。与上述三种工艺相比，高锰酸钾-湿式粉末活性炭技术的除臭效果最好，滤后水中藻类的去除率为84.87％，MIB的去除率为100％，臭阈值的去除为90.63％。生产性试验同时表明，湿式粉末活性炭具有污染小、投加方便的特点。
【关键词】：藻 高锰酸钾 湿式粉末活性炭:土臭素 2-甲基异冰片
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X52
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2004.073025
【目录】： 1 理论7-171.1 引言71.2 嗅味产生的原因7-91.3 嗅味的测定9-101.4 影响嗅味产生的环境因素10-111.5 除臭方法11-151.5.1 化学氧化法11-131.5.2 生物降解法131.5.3 活性炭吸附法13-141.5.4 联合法14-151.6 本论文研究研究的意义及主要研究内容15-171.6.1 本论文研究的意义151.6.2 本论文的主要研究内容15-161.6.3 课题来源16-172 土臭素(GSM)和2-甲基异冰片(MIB)检测方法的研究17-232.1 固相萃取(SPE)技术17-192.1.1 基本原理17-182.1.2 SPE基本步骤182.1.3 SPE基本用途18-192.2 GSM和MIB固相萃取(SPE)过程的优化19-202.2.1 SPE条件优化19-202.2.2 SPE法萃取水中GSM和MIB的步骤202.3 气相色谱检测方法20-233 富营养化水源水嗅味污染调查及分析23-263.1 富营养化水源嗅味污染调查23-243.2 嗅味污染调查结果分析24-264 高锰酸钾-湿式粉末活性炭除臭技术的实验室研究26-314.1 实验设计26-274.1.1 原水水质264.1.2 实验试剂与仪器26-274.1.3 实验方法274.1.4 实验内容274.2 实验结果与结果分析27-304.2.1 高锰酸钾投加量对除臭效果的影响27-284.2.2 湿式粉末活性炭投加量对除臭效果的影响28-294.2.3 高锰酸钾-湿式粉末活性炭联用方式对除臭效果的影响29-304.3 本章小结30-315 几种工艺的对比试验设计31-345.1 原水水质31

高锰酸钾预氧化在处理黄河水中的应用
口柴广环曹锡魁
（山东淄博引黄供水有限公司25500)
摘要针对徽污染、富营养化的水库水进行了以高锰酸钾预氧化替代氯化的实际应用。应用结果表明，在水库水中投加部分高锰酸钾即提高了藻类的去除，同时又提高了混凝效果，降低了出厂水的浊度、色度和异嗅异味。
关健词 供水水质 高锰酸钾预氧化除藻
缁博市引黄供水工程净水厂原水主要取自以黄河水为水源的平原水库新城水库和大芦幼水库。近年来，由于黄河水流量减少，水体自净能力的减弱，污染和富营养化的趋势增大，致便使存放时间较长的水库水在夏秋两季藻类滋生严重。近年来夏末秋初净水厂运行中出现机械搅拌澄清他运行不稳定混凝沉淀效果差.药耗大幅度增加，v型滤池过滤周期明显缩短，出厂浊度明显增高等理现象经验原水发现藻类超标.原水中藻类(大部分为硅藻和绿藻)高达2一3x107/L，如不立即采取有效的措施随着藻类继续增长出厂水水质将难以保证。若单纯依靠现有工艺条件.大幅度提高加投氯量强化处理势必造成大量卤代物的生成.产生新的水质问题，针对以上问题，公司有关部门结合现场工艺条件分析，决定采用投加高锰酸钾(KMnO4)预氧化方案来改普原水水质。
1.模拟实验
I.1高锰酸钾(KMno4)预氧化条件优化实验方案
①以新城水库水为水样，作KmnO4入投加量和剩余量标准曲线:
② 在6个放有水样的烧怀中，分别加入0.5、1.0、1.5、2.0、3.0mg/L的KmnO4，随后模拟净水厂的实际处理工艺操作，即:以300r/min快速搅拌2min,以50r/min慢速搅拌21min，静止沉淀.10、30、60、90min。
③ 取 烧 杯中部的上清液用离心沉淀器离心沉淀7min,目的是必免水中未沉淀颗粒和胶体影响KmnO4残余量的测定;
④用UV–754型可见分光光度计测离心沉淀后上清液的吸光度值，从而得到氧化时同分别为40、60、90、120min时的KmnO4投加量与剩余量的关系
1.2实验结果
图1、 图 2分别为在不同的氧化时间下KMn4O 投加量与消耗量、剩余量
由 图1可见，当KmnO4与水样的接触时间足够长时，不同浓度的KmnO4溶液与水中有机物相互作用的消耗量基本相同，表明KmnO4 消耗是主要取决子原水的有机物浓度。若投入KmnO4过多，剩余的KMnO4就多，则可能存在出水Mn超标的问题。对于新城水库水而言KMnO4与水中有机物作用消耗最为0.45mg/L，即最佳投加量为0.45mg/。
由图 2可见，投加过量（大于0.5mg/L）.剩余浓度与投加量成正比例关系.投加量达0.8mg/L时滤后水超标，这是Mn胶体较子穿透滤层所致。虽然Mn2的毒性较小.但如果出厂水中Mn超标.不仅会使出水色度增加，而且MnO2的氧化物还能在水管内璧上逐渐沉积，在水压波动时造成“黑水一现象，尽可能保证适量投加必免残余MnO2进人管网，产生毒害之外的二次污染问题特殊情况下，可通过活件碳吸附过胜投加量.值得注意的一点是KmnO4投量为0.5mg/L时根据水样所需， 其剩余量应接近0.0mg/L，然而实际上在氧化时间为40–60min时其剩余量约为0.25mg/L。这是由于当KMn4投量低时它与水中有机物反应缓慢所致，随着氧化时间的延长剩余量逐渐接近零，这表明与水样的接触氧化时间是KMnO4预氧化工艺的一个重要参数，
2.实际生产中的应用
考虑到KMnO4需要一定的接触氧化时间，水库水到达净水厂的时间约为5小时，原水在机械搅拌浸清池中停留约2小时，一般情况下KMnO4应尽早投人待处理水中。结合理场工艺情况和实际投加的方便性，先后进行了两处投加点对比实脸。在投加KMnO4的同时.保持1mg/L左右的液氯投加量。
第一种投加方式:投加点在净水厂进水头部.即在投加混凝剂和液氯之前，将KmnO4投加在净水厂溢流井中。考虑到机械搅拌澄清池污泥回流及污泥中含有大量的有机物，在实际生产中加大了KmnO4的投加量，实际投加量为lmg/L。KmnO4的接触氧化时间约是2小时左右。实际效果见表1。
由表1可见，投加KmnO4后，由于二级氧化锰的凝核作用提高了絮凝和沉淀效率.总出水浊度下降了0.3NTU 左右，除藻率提高了30%左右，滤池水头很失增长较慢，单池运行周期明显较长，总出水的色度、总锰含量等指标无明显变化。
第二种投加方式在新城水库泵站泵口处投加KmnO4，药剂经输水管进人净水厂.接触时向约7小时，投加量为0.5mg/L。
3.结论
① 高锰酸 钾(KmnO4)比液氯具有更强的氧化性.在投加液氯的同时加人少量的高锰酸钾可使杀藻能力提高22%–30%。
②少量投加高锰酸钾(KmnO4)可有效降低液氯的投加量，并可有效减少卤代物的生成，处理后的水质口感好。
③延长高锰酸钾（KmnO4).的接触氧化时间，可降低高锰酸钾(KmnO4)用量。
④ 少量投加高锰酸钾（KMnO4)可提高混凝效果提高滤池运行周期.降低出水浊度，保证了供水水质。
⑤不要将高锰酸钾(KmnO4)与混凝剂同时投入水中，否则，两者之间发生反应，反而降低除异嗅、异味和异色及混凝的效果。
4.使用高锰酸钾的安全考虑
饮用水生产过程中，高锰酸钾的使用浓度在安全范圈内，不会带来任何毒副作用但应该尽可能保证适量投加.必免残余高锰酸钾进入管网，产生毒害之外的二次污染问题。特殊情况下可通过活性碳吸附过量高锰酸钾。
高锰酸钾粉末及溶液时操作人员具有一定的危险性，要注意采取必要的保护措施.并加强安全教育。
高锰酸钾能腐蚀铁质管道一般要求对钢管等进行涂衬保护，或使用塑料管。在决定投加高锰酸钾进行顶处理前，要充分考察生产环境.控制不利影响。
投加高锰酸钾后，絮凝池和沉淀池排泥水的化学组成发生改变，尤其是二氧化锰含量增高，要求对污泥处理和安全排放进行相应调整
大量应用实例表明，将高锰酸钾用于异嗅、异味、异色和有机污染物等的控制是成功的。高锰酸钾对水体中常出现污染物的处理是有效的，建议将高锰酸钾预处理列为污染治理可选择技术之一

高锰酸钾复合药剂去除水中微污染效能的研究

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来源:中华园林网 发布日期：2007-06-02 浏览次数：15568


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　　一、前言

　　当前我国现代化建设正在快速发展，但是环境保护、污染治理的工作却未能及时跟上，导致了我国城市污水和工业废水绝大多数未经处理就直接排入水体，使城镇水域90%以上遭到不同程度的污染，而且水源污染面积在不断扩大，水源污染情况不断恶化。已经到了严重危害人民身体健康和生产、生活的地步了。
　　近年来，对我国主要水体进行了污染情况的调查，长江、黄河、淮河、珠江、辽河、松花江、太湖、巢湖、滇池等主要水体都受到了不同程度的污染，都检测出多种有机物，其中有些是EPA规定的优先检出物，对人体有致癌、致畸、致突变的危害。
　　水源由于受到污染，因此水中含有大量有机污染物，其中有许多物质能对人体产生致癌、致畸、致突变的结果，对人体危害非常大。受到污染的水源同时极易产生大量的藻类繁殖，并常带有嗅味。
　　受到污染的源水经过目前传统净水工艺处理后，存在许多问题：
　　1、不仅不能有效地去除水中的有机污染物，反而会增加致癌、致畸、致突变物质；厂的Ames致突变试验一般仍呈阳性：（一种国际上普遍采用的毒理学检测指标，一般认为阳性对人体有潜在的危害，阴性对人体无潜在的危害）。
　　2、由于有机污染物的大量存在，混凝剂的耗量大大增高，水质指标在达到了现行国家生活饮用水卫生标准时，处理成本也同时增加；
　　3、水体受到污染，氮、磷、钾等营养物质含量的增高，导致水体的富营养化。由于有机污染的存在而大量繁殖的藻类，无法彻底去除，并在氯化过程中，产生大量对人体有害的致癌物质；
　　4、出厂水的嗅味一般无法彻底去除，有时反而有加重的现象，达不到感官的基本要求。
　　所以受到污染的源水虽经处理，水质指标即使达到了现行国家生活饮用水卫生标准，饮用这样的自来水仍然是对人体有害的，同时，水处理成本也大大增加了。
　　高锰酸钾复合药剂由高锰酸钾（主剂）和其它多种药剂（辅剂）组成。其主要机理是高锰酸钾主剂在预处理中对水中微量有机污染物的去除具有极好的协同作用。1992年，作者首次发现了高锰酸钾复合药剂及其在水处理中的除污染、助凝、取代预氯化、减少氯仿生成量等方面的优异表现，并随后对这一发现进行了系统研究：1、高锰酸钾复合药剂预处理去除水中有机污染物的种类和数量；2、高锰酸钾复合药剂预处理去除水中藻类；3、高锰酸钾复合药剂处理去除水中嗅味；4、高锰酸钾复合药剂预处理去除水中氨氮；5、高锰酸钾复合药剂预处理助凝取代预氯化、助滤、降低混凝剂耗量；6、高锰酸钾复合药剂预处理减少氯仿生成量；7、高锰酸钾复合药剂预处理卫生毒理学饮用水安全性；8、高锰酸复合药剂高锰酸钾复合药剂的最佳配比、高锰酸钾复合药剂溶解、投加和防腐；9、高锰酸钾复合药剂投加系统的自动控制；10、高锰酸钾复合药剂自动投加系统的技术经济比较等方面进行了系统的研究。发现高锰酸钾复合药剂预处理工艺在上述诸多方面的研究中都具有优良的性能。本方是从几个主要方面对高锰酸钾复合药剂对水中微量有机污染物去除交通的研究。

　　二、高锰酸钾复合药剂对水中藻类和嗅味去除效果的研究

　　1、试验背景与方法
　　本试验以黄河下游取自黄河的水库水作为研究对象，主要进行了水中嗅味和藻类去除效果的研究，并检测了其它的常规化学指标。
　　黄河断流时间不断的延长，迫使黄河下游以黄河为主要水源的各个城市不得不修建蓄水库，在黄河丰水期引黄河水进入蓄水库，蓄水库以备黄河断流期使用。黄河下游近年来有机污染日益加重，加之蓄水库一般较浅，夏季阳光充足，温度较高，藻类易繁殖，并产生嗅味，在冬季有加重的趋势。
　　生产性试验是在Z市的一座黄河水厂进行的。该厂将黄河引入蓄水厂水源，由于水源受到污染。夏季藻类较多，水中嗅味很大，单独投加混凝剂不能有效除臭除味，预氯化后嗅味更大，居民反映强烈。
该厂为了改变这种状况，引入了高锰酸钾复合药剂处理技术，图1是该厂的工艺流程。



　　试验是自季在生产运行中进行的。水温26℃，源水藻类：2000-3000*104个/L，嗅味为2级，浊度为8.3--10度，CODMN：6.0mg/l，PH：9.0。试验考察新、老处理工艺对水中的嗅味、藻类、浊度、CODMN等的去除效果。每试验一种工艺都稳定8--12小时，然后进行取样检测。藻类的检测采用显微镜数的方法；嗅味和检测方法采用加热超过60℃，多人检验，取平均值的方法；浊度、CODMn的检测采用标准检测方法进行。
　　2、试验结果与分析
　　表1是高锰酸钾复合药剂去除嗅味试验结果，从中可以看出，单独使用聚合氯化铝（PAC）对除嗅味基本无效，进水嗅味2级，滤后嗅味水仍为2级。高锰酸钾复合药剂预处理，在投量仅为0.24kg/kt,PAC投量仅为2.7kg/kt时就获得了优异的效果，滤后水的嗅味为0级，对嗅味的去除率达到100%，远好于单独PAC5.4kg/kt对嗅味的去除效果，而混凝剂的耗费量仅为其一半。

高锰酸钾复合药剂预处理对水中嗅味的去除生产性试验（滤后水）
表1
测试项目 嗅味（级）
工艺流程 源水 滤后水 去除率
1、聚合铝5.4kg/kt
2级 2级 0
2、聚合铝2.7kg/kt+(0.24kg/kt) 2级 0级 100%
3、聚合铝2.7kg/kt+(0.5kg/kt) 2级 0级 100%
4、聚合铝5.4kg/kt+(0.24kg/kt) 2级 0级 100%
5、聚合铝5.4kg/kt+(0.5kg/kt) 2级 0级 100%
6、聚合铝5.4kg/kt+(0.5kg/kt) 2级 0级 100%