高铁酸盐复合药剂预氧化除藻效能研究①

出　　自： 《中国给水排水》 1998年第5期第9页
发表时间： ：1998-5

马军；石颖；刘伟；李圭白
( 哈尔滨建筑大学)

摘要：高铁酸盐复合药剂预氧化对水中藻类的去除试验表明，投加少量的高铁酸盐复合药剂即可显著地提高对水中藻类的去除效率。将它与传统的预氯化除藻工艺进行对比，表明高铁酸盐复合药剂预氧化的除藻效率明显优于传统的预氯化工艺。

关键词：除藻 氧化处理 高铁酸盐 氯化 混凝

　　由于水体受到污染，水中营养成分浓度较高，在一定的阳光和温度条件下，藻类过量繁殖。水中藻类严重地影响给水处理效果。因藻类一般带负电，所以含藻水混凝困难，不易形成良好的絮体。由于藻类密度低，其沉淀效果较差。此外，藻类会粘附在滤料表面，使滤池过滤周期缩短。藻类在代谢过程中产生多种嗅味，使水难于饮用。由于藻类的尺寸很小，可穿透滤池进入给水管网，影响管网水质。藻类也是典型的氯化消毒副产物前驱物质，在消毒过程中与氯作用形成三卤甲烷等多种有害副产物。因此，控制与去除水中藻类具有重要的意义，也是目前给水处理领域普遍关注的问题。
　　水中藻类的去除主要有微滤、气浮、接触过滤或投加氧化剂等几种方式。其中，氧化预处理是去除水中藻类较为普遍采用的方法，可有效地强化现行给水处理工艺的除藻效能，应用较多的是预氯化工艺。虽然预氯化能够强化对藻类的去除，但在预氯化过程中氯与原水中较高浓度的有机物作用会生成一系列对人体有害的卤代有机物，因而此工艺的使用逐渐受到各国的限制。近年来，欧美等一些发达国家采用臭氧预氧化除藻，虽然效果较好，但投资大、运行费用高，难于在发展中国家应用。因而急需具有高效、低耗、无副作用等特征，适合我国国情的新型预氧化除藻技术。
　　具有多功能净水效能的高铁酸盐复合药剂，解决了其生产制备及其稳定性等方面的关键问题，使之能够应用于生产中。高铁酸盐是一种氧化能力极强的氧化剂，其在标准状态下的氧化势(E°)高达2.20 V，甚至高于臭氧(E°=2.07V)。初期的研究结果表明，高铁酸盐复合药剂具有优良的除污染功能 [1] ，且能显著地促进混凝 [2] 。

1 试验方法

　　含藻水取自某人工浅湖，水的颜色呈暗绿色，浊度为10～30 NTU ，pH为7.5～7.7，原水含藻量为8×10 6 ～2×10 7 个/L，水温15～18℃。
烧杯搅拌试验在DBJ——六联定时搅拌器上进行。将含藻水转移至一系列500 mL的玻璃烧杯中，投加一定量高铁酸盐复合药剂，以300 r/min的转速搅拌一定时间，再投加一定量的混凝剂[硫酸铝Al 2 (SO 4 ) 3 ·18H 2 O或聚合铝(唐山产)]，继续以300r/min的转速快搅1min，然后以40r/min的转速慢搅10min，静置20min后在水面1cm以下抽取上清液测定水中剩余藻类。
　　藻类的测定采用显微镜计数法进行。经镜检观察到水中藻类主要有二形栅藻、光滑鼓藻、粗糙布纹藻、长锥形锥囊藻、螺旋鱼腥藻、强氏螺旋藻、水花微囊藻等。

2 试验结果

　　首先以精制硫酸铝为混凝剂，将高铁酸盐复合药剂预氧化与单纯硫酸铝混凝两种情况下的除藻效果进行对比。高铁酸盐复合药剂的预氧化时间为1min。由图1可见，单纯硫酸铝混凝能使水中藻类浓度有所下降，但去除率甚低，当硫酸铝投量为20～50mg/L时，沉后藻类去除率仅为20 %～30%；即使硫酸铝投量高达80mg/L，沉后藻类去除率也仅为50%左右。由图1可明显看出，少量的高铁酸盐复合药剂[如0.14mg/L(Fe)]可使沉后藻类显著下降，当硫酸铝投量为20～50mg/L时，沉后藻类去除率可达60%左右，而且随着高铁酸盐复合药剂投量增加，沉后余藻量进一步降低；当高铁酸盐复合药剂投加量为1.4mg/L(Fe)，硫酸铝投量为80mg/L条件下，沉后藻类去除率高达75%。
　　试验中发现，高铁酸盐复合药剂加入到水中后被迅速还原，颜色很快消失。通过镜检观察到高铁酸盐复合药剂预氧化使水中藻类活性显著降低，同时迅速收缩聚结，并在其表面吸附一些微小颗粒。该现象表明，高铁酸盐复合药剂预氧化可显著地促进水中藻类的凝聚。

　　图2为高铁酸盐复合药剂预氧化时间对除藻效果的影响。可见，仅需要很短的预氧化时间(如1min)即可取得显著的除藻效果，随着预氧化时间延长，沉后藻类浓度进一步下降。

　　考虑到聚合铝也是目前给水处理中较普遍采用的混凝剂，因此进一步比较了高铁酸盐复合药剂预氧化与单纯聚合铝混凝除藻效果，结果如图3所示。可以看出，当采用聚合铝为混凝剂时，高铁酸盐复合药剂预氧化也显著地提高了沉后藻类的去除率；将水样用定性滤纸(中速)进一步过滤后，除藻率又有所提高。
　　由于预氯化是较普遍采用的传统预氧化除藻方法，故进一步将高铁酸盐复合药剂与传统预氯化除藻效果进行了对比，结果如图4所示。当采用预氯化除藻时，除藻率随着投氯量增加而逐渐升高，但当投氯量增加到一定程度后(如2～3mg/L)，除藻率不再进一步提高，而稳定在一定去除率上，即预氯化除藻效果有一定的限度；当采用高铁酸盐复合药剂预氧化除藻时，仅需少量的高铁酸盐复合药剂即可使除藻效果显著提高，沉后除藻率提高到70%以上，滤后除藻率提高到80%以上。由于高铁酸盐预氧化不产生任何有害的卤代副产物，且同时具有多功能的净水作用 [1，2] ，因而与传统的预氯化相比具有显著的优越性。

3 结语

　　本文通过试验发现，高铁酸盐复合药剂预氧化可显著地提高对水中藻类的去除率，除藻效果明显优于传统的预氯化工艺。由于高铁酸盐复合药剂同时具有多功能的净水效果，且对饮用水水质无副作用，因而在含藻水处理上将具有很大的应用潜力。

参考文献

　　1 马军，刘伟，刘慧，等.高铁酸盐复合药剂除污染效能研究.《给水排水》，1988；24(2):21～24
　　2 马军，刘伟，李圭白.高铁酸盐复合药剂强化混凝处理低温低浊水的试验研究.《给水排水》，1996；23(11):9～11

　　作者简介:马军 教授 工学搏士
　　通讯处:150008 哈尔滨建筑大学新区627信箱
　　(收稿日期 1998-02-12)

　　①国家教委优秀年轻教师基金资助项目