微污染水高锰酸钾复合药剂强化处理的研究

许国仁 李圭白

摘 要：在高锰酸钾复合药剂预处理工艺强化过滤去除微污染水中色度、浊度和有机物效果的性试验研究中发现：高锰酸钾复合药剂预处理工艺对水中色度、浊度、藻类和有机物的去除效果十分理想，强化过滤去除效果要大大优于预氯化工艺和聚合硫酸铁混凝工艺的去除效果。试图提出水体污染条件下强化处理的概念。
　　关键词： 有机物 色度 浊度 高锰酸钾 强化过滤

1．微污染水的强化处理工艺

　　目前中国水源污染仍呈发展之势，90%以上的城市水域污染严重，近50%的重点城镇水源水质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，对人体有致癌、致突变、致歧性危害。饮用水源的污染不仅直接危害人们的身体健康，同时也制约着国民经济的进一步的发展。如果不进行及时治理，将无未受到污染的水可取。
　　大量的研究证明：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，使水中胶体颗粒稳定性朝增加的方向转化。这在水处理中表现为水中胶体颗粒难以脱稳，有机污染物难以去除，混凝剂的投加量大大增加，水处理成本大幅度上升。其原因主要是溶解性有机物的高带电性和强亲水性，其包裹和吸附在无机胶体颗粒表面，使无机胶体的负电性增强，亲水性增加。常规的混凝、过滤处理工艺在一些原水污染条件下不能使处理后的水符合饮用水的水质标准，因而已经不适应微污染原水水质处理的要求。
　　针对目前不断提高的饮用水水质标准和日益恶化的源水水质条件，水污染处理的研究需要从机理和工艺技术水平上有一个全面的提高，微污染水处理已不仅仅是浊度和细菌的去除，而是需要有多个目标的去除。包括进行水的强化处理和深度处理。其中水的强化处理是针对当前不断提高的水质标准，在现有的工艺基础上经过改进、优化和新增以去除浊度、病毒微生物及有机污染物（在有机污染物存在的条件下）以及由有机污染物引起的色度、嗅味、藻类、藻毒素、卤仿前质、致突变物质等为主要目标的，并使之达到不断提高的水质标准的水处理工艺归为水的强化处理工艺（Enhanced Treatment Process），其中最关键的工艺环节是强化混凝工艺和强化过滤工艺。
　　目前微污染水强化处理采用的主要方法一般是在现有的常规处理工艺基础上加上吸附法、生物预处理、化学预氧化处理等方法以去除水中有机污染物，以期得到安全、合格饮用水。这些方法处理后水质能够得到较大的改善，但是还不能说达到完全无害的水质标准，需要研究人员进行更深入的研究工作。
　　我国的环境保护相对落后和经费相对有限，决定了对已受污染的饮用水水源在水处理流程中的强化和深度处理在相当长时期内，都是一项重要的研究课题。其中寻找经济高效的污染水强化处理工艺对于今天的中国国情和污染水体具有极为重要的意义。
　　从长远的发展观点来看，人民的物质文化生活水平不断提高，饮用水的水质指标日益严格，因而饮用水的深度处理工艺势在必行。饮用水的深度处理的水质标准是一个值得深入探讨的课题。需要多学科的研究成果支持。

2．高锰酸钾复合药剂（CP）强化过滤效能的研究

2.1 影响过滤效果的源水方面的因素
影响过滤效果的源水方面因素一般主要有源水的温度、浊度和有机物的种类、浓度等因素。
温度对过滤效果的影响十分巨大。一般是高温有利于过滤，低温不利于过滤。原因主要有：相对于高温时，低温时水的粘度大，水中的胶体颗粒的布朗运动的能量减弱，颗粒间的碰撞机会减少，水中微絮凝效果较差，同时影响到胶体颗粒和滤池滤料间相互碰撞吸附截留的效果；水的粘度增大时，水流的剪切力也增大，影响微絮凝颗粒的长大，从而影响到胶体颗粒和滤料间相互碰撞吸附截留的效果，不利于过滤。
　　浊度对过滤效果的影响也很大。一般认为，滤池进水浊度高意味着混凝效果不理想，胶体未完全脱稳（非直接过滤工艺），相对来说过滤效果较差。
　　随着环境污染的加重，水中有机物种类越来越多，浓度越来越大，因此水中有机物对过滤的影响越来越被重视。水中有机物的增加，使水中体系各项平衡被打破，朝着胶体稳定性增加的方向发展。许多研究和实际观测都得出相同的结论，水中有机物浓度的增加使滤池发生污染现象：过滤失效或过滤效果减弱，经常出现滤池出水浊度和滤池进水浊度相差无几或降低幅度很低的情况发生。作者称之为滤池中毒。“滤池污染（滤池中毒）”的提出对于研究强化过滤的机理方面问题具有积极意义。滤池污染（滤池中毒）现象有轻有重，它的区分主要视截留胶体杂质的效果而定。滤池污染（滤池中毒）是原水有机物浓度较高，预处理去除有机污染的工艺不存在或效果较差时，在滤池中发生的特定现象。滤池发生有机物污染的现象，它的特征之一是滤料触摸的感觉发滑和发粘，表明滤池中的滤料已被有机物所包围，部分或全部失去了对胶体杂质的吸附和截留作用。也就是说，水中的有机物浓度越高，越不利于过滤。微污染水体的处理必须实行强化过滤工艺^[4]。
　　综上所述，低温低浊高有机污染的水是过滤最难以处理的。因此强化高有机污染地表水的过滤，尤其是强化低温低浊高有机污染地表水的过滤是一个迫切需要研究和解决的课题。
　　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。其在微污染水预处理中具有极好的协同作用^[4]。前期作者发现了高锰酸钾复合药剂（CP）及其在强化混凝方面具有优异的表现^[1][4]。在“强化低温低浊高有机污染地表水的过滤”这一课题的研究中，发现在过滤工艺的前段使用高锰酸钾复合药剂（CP）进行预处理具有十分优异的强化过滤效能。
　　本文主要进行高锰酸钾复合药剂（CP）预处理工艺强化过滤除浊、除有机物和去除由有机污染引起的色度、藻类、嗅味等的效能研究。在试验中，选择了北方受到有机污染较为严重的松花江和黄河最下游取自黄河的水库水作为研究对象进行研究。
2.2 高锰酸钾复合药剂（CP）对黄河下游低温低浊高污染水库水强化过滤研究
2.2.1 试验背景与方案

　　试验所在G水厂位于黄河最下游入海口附近，源水为水库蓄积的丰水期取自最下游的黄河水，而目前黄河下游受到的污染却日益加重；黄河频繁断流，并且断流时间越来越长，1997年达到了280天，水库中蓄积的作为饮用水源的黄河水贮存周期越来越长；水库上游及周边的工农业的不断发展，排入水体中未经处理的工业废水和居民生活污水不断增多，这一切导致污染问题日渐突出，有机污染物、氨氮、藻类、嗅味等污染指标的增高，同时，水厂出厂水的浊度高居不下；源水中的污染也导致了近年来水中色度逐年增高。图1为该水库历年色度的变化曲线。如何强化污染水的浊度去除效果、降低出厂水中的色度，对污染源水进行深度处理，进一步改善供水水质是许多水厂面临的重大水质难题之一。
　　G水厂处理工艺为常规处理工艺，前处理工艺为预氯化，混凝剂为聚合硫酸铁(液体，浓度：30%，文中数值以液体重量计)。由于水中有机污染物的增多，导致混凝效果的恶化，影响过滤效果，出水的浊度、色度未能有效的去除，水厂分别采用预氯化、粉末活性炭吸附或将聚合硫酸铁和聚合氯化铝混合投加等处理技术强化去除水中的浊度、色度，但却不能取得满意的效果。寻找一种有效强化去除浊度、色度的方法，成为处理污染水体的水厂面临的一项重要任务，本试验是在这一背景下进行的。

　　生产性试验以现有水厂的处理工艺为基础，在实际工程中投加高锰酸钾复合药剂，检测水经过高锰酸钾复合药剂处理后的浊度、色度和其它一些化学指标，并和投加聚合硫酸铁、预氯化工艺去除色度、浊度效果进行对比。判断出高锰酸钾复合药剂预处理工艺在实际生产中强化过滤去除浊度和色度的适应性和使用效果。
2.2.2 试验方案与结果分析
　　G水厂试验时间为12月下旬，原水温度为3-3.5度，原水浊度平均为10.8-20NTU，原水色度为18度。COD：6.1mg/l，属于低温低浊污染难于处理类的水体。图2为1-5月该水厂原水和出厂水的色度比较，反映出色度的去除相当困难，说明原水受到了较为严重的有机污染。图3为水厂的工艺流程图。试验中一套流程投加高锰酸钾复合药剂和聚合硫酸铁，另外一套流程预投氯和聚合硫酸铁，对比两种工艺对浊度和色度的去除效果。
　　由于原水的浊度低，在澄清池中不能形成泥渣悬浮层，因此本次试验中澄清池的作用失效，而直接进行过滤，这对检验高锰酸钾复合药剂（CP）强化过滤效能试验是一次较好的机会。本次试验在投加混凝剂、高锰酸钾复合药剂（CP）后，直接进行过滤，进行高锰酸钾复合药剂（CP）强化过滤的效能检测。

　　图4—图5为高锰酸钾复合药剂去除G水厂浊度、色度的生产性试验结果。
　　从图4中可以看出高锰酸钾复合药剂预处理（CP：0.4mg/l， PFS：14mg/l）对水中浊度去除为：滤池出水0.3-2.9NTU，平均为：1.2NTU，原水平均浊度：15.1NTU，去除率：92% 。预氯化和聚合硫酸铁混凝（Cl2：3mg/l，PFS：14-18mg/l）对水中浊度去除为：滤池出水平均浊度：5.0NTU，去除率：67% ，在此高锰酸钾复合药剂预处理工艺较预氯化和聚合硫酸铁混凝滤后水浊度降低76%。
　　当高锰酸钾复合药剂预处理工艺中降低聚合硫酸铁和提高高锰酸钾复合药剂（CP：0.8mg/l，PFS：8mg/l）的投量时发现，浊度去除效果更好：滤池出水0.1-1.0NTU，平均为：0.4NTU，去除率：97% 。预氯化和聚合硫酸铁混凝（Cl2：3mg/l，PFS：20mg/l）对水中浊度去除分别为：滤池出水浊度2.5-4.5NTU，平均出水浊度：3.3NTU，去除率：78% ，在此高锰酸钾复合药剂预处理工艺较预氯化和聚合硫酸铁混凝滤后水浊度降低88%的同时，混凝剂聚合硫酸铁（PFS）节约42.9%-60%。
　　从图5中可以看出，高锰酸钾复合药剂预处理（PFS：14mg/l，CP：0.4mg/l）对水中色度去除：滤池出水色度为5度，去除率：72% 。预氯化和聚合硫酸铁混凝（Cl2：3mg/l，PFS：14-18mg/l）对水中色度去除：滤池出水色度为13度，去除率：28% ，在此高锰酸钾复合药剂预处理较预氯化和聚合硫酸铁混凝滤后水的色度去除率提高44%，滤后水色度降低62%。
　　高锰酸钾复合药剂预处理工艺中降低聚合硫酸铁和提高高锰酸钾复合药剂（PFS：8mg/l ，CP：0.8mg/l）的投量时发现对水中色度去除：滤池出水色度为2-3度，平均出水色度为2.5度，去除率：83-89% 。预氯化和聚合硫酸铁混凝（Cl2：3mg/l，PFS：20mg/l）对水中色度去除：滤池出水色度为13度，去除率：28% 在此高锰酸钾复合药剂预处理较预氯化和聚合硫酸铁混凝滤后水色度去除率高出55%-61%，滤后水色度降低81%。
　　本次试验的另外一个发现是高锰酸钾复合药剂（CP）强化过滤对原水浊度负图荷变化冲击的承受能力比较强。从图4中可以发现原水的浊度变化较大，浊度从10NTU变化到20NTU，变化幅度接近100%。原水浊度的变化经历了两个周期。第一个周期中原水浊度从12NTU上升到20度，上升了67%，预氯化和聚合硫酸铁混凝工艺中聚合硫酸铁的投加量从14mg/l提高到18mg/l，增加幅度为29%，但滤后出水浊度最高值接近8NTU，较滤后平均出水5NTU相比，绝对误差接近3NTU，反映出预氯化和聚合硫酸铁混凝工艺在微污染存在的条件下对原水浊度变化冲击的承受能力较弱；相应的高锰酸钾复合药剂（PFS：14mg/l，CP：0.4mg/l）强化过滤在整个浊度变化周期中，尤其是在原水浊度升高的时间段内，滤后出水浊度一直稳定在0.5-1.0之间，平均值为0.75NTU，绝对误差在0.25NTU，这一期间混凝剂的投加量一直未改变，显示出高锰酸钾复合药剂（CP）强化过滤在污染存在的条件下对原水浊度变化冲击的承受能力十分良好。
　　同样第二个原水浊度变化周期的情况也证明了高锰酸钾复合药剂（CP）抵抗原水浊度变化的冲击的能力十分良好。第二个周期中原水浊度从10NTU上升到19.3NTU，上升了93%，预氯化和聚合硫酸铁混凝工艺中聚合硫酸铁的投加量从14mg/l提高到20mg/l，增加幅度为43%，滤后出水浊度最高值4.5NTU，较滤后平均出水3.3NTU相比，绝对误差1.2NTU，反映出预氯化和聚合硫酸铁混凝工艺在微污染存在的条件下对原水浊度变化冲击的承受能力仍较弱，需要通过大量增加混凝剂的投量的方法才能抵抗原水浊度变化对滤池的冲击；相应的高锰酸钾复合药剂（PFS：8mg/l，CP：0.8mg/l）强化过滤在整个浊度变化周期中，尤其是在原水浊度升高的时间段内滤后出水浊度一直稳定在平均值为0.4NTU左右，最高值为0.9NTU，绝对误差在0.5NTU，这一期间混凝剂的投加量一直未改变而且较前一周期投量减少43%。高锰酸钾复合药剂（CP）强化混凝与预氯化和聚合硫酸铁混凝工艺相比，在混凝剂降低60%的同时，滤后出水仍然稳定在0.4NTU左右，再一次说明了高锰酸钾复合药剂（CP）强化过滤在微污染存在的条件下，抵抗原水浊度变化的冲击能力十分良好。
　　图6为高锰酸钾复合药剂预处理强化过滤对水中有机物类的去除效果，紫外254波长的吸光度数值，在反映水中有机物类物质浓度的方面具有一定的意义。从图中可以看出，原水UV254吸光度数值为：0.117。高锰酸钾复合药剂预处理工艺（PFS：8mg/l，CP：0.8mg/l）滤后水中UV254吸光度数值为：滤池出水0.066，降低44% 。预氯化和聚合硫酸铁混凝工艺（Cl₂：3.0mg/l，PFS：20mg/l）滤后水中UV254吸光度数值为：滤池出水：0.081，降低31%， 在此高锰酸钾复合药剂预处理工艺较预氯化和聚合硫酸铁混凝工艺滤后水UV254吸光度数值降低19%。
　　这些结果从一个侧面反映出高锰酸钾复合药剂（CP）在强化过滤方面对有机物的高效去除作用。

2.3 高锰酸钾复合药剂（CP）对黄河下游高温低浊高污染水库水强化过滤研究
2.3.1 试验背景
　　黄河断流时间不断的延长，迫使黄河下游以黄河作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，一方面将黄河水的大量泥沙进行预沉，另一方面蓄水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，水库中源水的贮存周期长，夏季阳光充足，温度较高，藻类易繁殖，并产生嗅味，有的在冬季还有加重的趋势。
　　高锰酸钾复合药剂（CP）预处理强化过滤去除藻类和嗅味试验以夏季黄河下游Z市取自黄河的水库水作为研究对象，主要进行了高锰酸钾复合药剂（CP）强化混凝、强化过滤对水中嗅味和藻类去除效果的研究，并检测了其它的物理和化学指标，通过对高锰酸钾复合药剂（CP）预处理强化过滤去除藻类和嗅味生产性试验，研究高锰酸钾复合药剂（CP）预处理工艺对藻类和嗅味强化去除的效能。
　　试验水厂夏季藻类较多，水中嗅味很大，单独投加混凝剂不能解决问题，该厂采用预氯化灭藻、去除嗅味，但预氯化产生的嗅味更大，居民反映强烈。
　　试验在夏季进行，水温26℃，源水藻类：2000~3000*10⁴个/L，嗅味2级，浊度8.3-10NTU，COD_Mn：5.9mg/l，pH：9.0。试验采用稳定水量，考察不同的预处理工艺对源水进行处理并经混凝、过滤后对水中的嗅味、藻类、浊度、COD_Mn、pH值进行观测的方法。每一工艺流程改变后都稳定8~12小时，然后进行取样检测。藻类的检测采用显微镜查数的方法；嗅味的检测采用加热超过60℃，多人检验，取平均值的方法；浊度、COD_Mn、pH值采用标准检测方法进行检测。
　　由于源水的浊度低，在澄清池中不能形成泥渣悬浮层，因此本次试验中澄清池的作用失效，而直接进行过滤，这对检验高锰酸钾复合药剂（CP）强化过滤去除藻类和嗅味物质的效能是一次较好的机会。本次试验在投加混凝剂聚合氯化铝（PAC）、高锰酸钾复合药剂（CP）后直接过滤，进行高锰酸钾复合药剂（CP）强化过滤去除藻类和嗅味物质的效能研究。
2.3.2 试验结果分析
　　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，单独聚合氯化铝（PAC）对嗅味的去除基本没有作用，进水嗅味2级，滤后嗅味水仍为2级；单独高锰酸钾预处理，滤后水能够去除水中的一定嗅味，源水嗅味为2级，滤后水嗅味为1级；而高锰酸钾复合药剂预处理，在投量仅为0.24mg/l，PAC投量仅为2.7mg/l，滤后水的嗅味就为0级，对嗅味的去除效果达到100%，远好于单独聚合氯化铝（PAC：5.4mg/l）和高锰酸钾预处理（KMnO₄：0.5mg/l，PAC：5.4mg/l）对嗅味的去除效果，而混凝剂的耗费量仅为它们的一半。

表1 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）

1

测试项目

嗅味（级）

工艺流程

源水

滤后水

去除率

1、聚合铝5.4mg/l

2 级

2 级

0

2、聚合铝5.4mg/l+KMnO₄(0.5mg/l)

2 级

1 级

50%

3、聚合铝2.7mg/l+复合药剂 (0.24mg/l)

2 级

0 级

100%

4、聚合铝2.7mg/l+复合药剂(0.5mg/l)

2 级

0 级

100%

5、聚合铝5.4mg/l+复合药剂(0.24mg/l)

2 级

0 级

100%

6、聚合铝5.4mg/l+复合药剂(0.5mg/l)

2 级

0 级

100%

7、聚合铝5.4mg/l+复合药剂(0.5mg/l)

2 级

0 级

100%

　　图7是高锰酸钾复合药剂强化过滤去除藻类试验结果，从中可以看出，（图中序号所代表的工艺流程同表1，以下同）高锰酸钾复合药剂（CP）对藻类的去除效果远较单独聚合氯化铝(PAC)和高锰酸钾预处理为好，高锰酸钾复合药剂（CP）对藻类的去除率：滤后水一般都达80%以上，而高锰酸钾复合药剂的投量仅为0.24~0.5mg/l，混凝剂（PAC）的投量 2.7~5.4mg/l，去除率最高达到92%（PAC：2.7mg/l，CP：0.5mg/l）；而单独投加PAC：5.4mg/l时，对藻类的去除率：滤后水为57.1%；投加KMnO₄ ：0.5 mg/l预处理，PAC：5.4mg/l CP：0.5mg/l）预处理强化过滤去除藻类与单独投加混凝剂聚合氯化铝（PAC：5.4mg/l）和高锰酸钾预处理（KMnO₄ ：0.5 mg/l）相比，在混凝剂聚合氯化铝（PAC）节约50%的情况下，对藻类的去除率分别提高了34.7%和28.2%，优势十分明显。

　　图8是高锰酸钾复合药剂（CP）预处理强化过滤去除水中COD_Mn试验结果，从中可以看出，高锰酸钾复合药剂（CP）对水中COD_Mn的去除效果相对较好（PAC：5.4mg/l，CP：0.5mg/l），COD_Mn去除率：滤后水达到55.0%；高锰酸钾预处理（PAC：5.4mg/l，KMnO₄ ：0..5mg/l）对COD_Mn的去除率：滤后水为26.1%；单独聚合氯化铝混凝（PAC：5.4mg/l）对COD_Mn的去除率：滤后水为18.2%。在此高锰酸钾复合药剂预处理强化过滤去除COD_Mn较单独投加混凝剂聚合氯化铝和高锰酸钾预处理相比对COD_Mn的去除率分别提高了36.8%和28.9%，表明高锰酸钾复合药剂对有机物的去除率相对也是较高的。
　　图9是高锰酸钾复合药剂强化过滤去除水中浊度试验结果，可以看出，高锰酸钾复合药剂（CP）对水中浊度的去除效果十分显著（CP：0.5mg/l， PAC：5.4mg/l），浊度去除率：滤后水达到92~97%；高锰酸钾预处理（KMnO₄ ：0.5mg/l，PAC：5.4mg/l）对浊度的去除率：滤后水达到54%；单独聚合氯化铝混凝（PAC：5.4mg/l）对浊度的去除率：滤后水达到60%；在此高锰酸钾复合药剂预处理强化过滤去除浊度较单独投加混凝剂聚合氯化铝和高锰酸钾预处理对浊度的去除率分别提高了32%-37%和38%-43%。

2.4 高锰酸钾复合药剂对水中微量有机污染物去除效能的研究
2.4.1 试验方案与过程
　　原水水样取自松花江哈尔滨段，试验在冬季进行，也就是松花江枯水期,水质污染较为严重的时期。原水水质：CODMn：6.4ｍg/l；浊度：20度左右；pH：7.2—7.3；温度：0℃左右；色度：40度左右。
　　由于源水温度极低、浊度较低、水质污染较重，属于典型的低温低浊污染重难处理的水体，选择低温低浊污染较重时期的水体进行处理，具有多方面的重要意义。
　　试验重点考察源水、单独投加聚合氯化铝、预氯化与聚合氯化铝共同处理、高锰酸钾预处理与聚合氯化铝共同处理、高锰酸钾复合药剂预处理与聚合氯化铝共同处理后的滤后水体中的微量有机物的数量和种类，通过分析和比较，得出了不同工艺对水中有机物去除的不同性能的评价结论。
　　1）水样的处理工艺过程
　　原水水样在投入药剂混凝之后,经过1分钟的快速混合和反应，然后经过10分钟的絮凝反应，40分钟沉淀，然后进行过滤，滤速为15m/h，取滤后水进行富集。
　　本次试验的化学药剂高锰酸钾采用化学分析纯试剂；次氯酸钠采用液体分析纯试剂；聚合氯化铝采用唐山产的聚合氯化铝，性能较为稳定；高锰酸钾复合药剂采用分析纯试剂。
　　水样编号、聚合氯化铝的投加量、高锰酸钾的投加量、氯的投加量、高锰酸钾复合药剂的投加量等数据详见下表：

表 2 不同处理工艺的药剂投加量

水样编号

聚合氯化(PAC) mg/l

预氯化mg/l

高锰酸钾mg/l

高锰酸钾复合药剂mg/l

富集水样体积 l/水样

1

___

___

___

___

18

2

13

___

___

___

18

3

13

4.0

___

___

18

4

13

___

1.0

___

18

5

13

___

___

2.3

18

　　

　　2）水样的富集与浓缩
　　富集水样体积为18L，富集的树指采用ＸＡＤ—２树指，使用前用重蒸乙醚、二氯甲烷、甲醇分别在索氏提取器中提取８小时，将树脂保存在甲醇中备用，富集前采用湿法装柱。
　　吸附柱采用特制的玻璃柱，规格为Ф１０mm＊２００mm，在吸附柱底部塞入经高温处理过的玻璃棉，湿法装入８cm的树脂，然后在树脂上部塞入一些玻璃棉，打开活塞放出甲醇，同时用二次蒸馏水反复冲洗，关闭活塞，使液面高于树脂的高度。
　　吸附柱上端用带有磨口的玻璃管与之相连，玻璃管上端用干净的乳胶管与之相连，乳胶管连入待富集的水样，采用虹吸的方式使水流过ＸＡＤ—２树脂，水量的调节采用旋转吸附柱下端的活塞的方法来控制，水量一般控制在40—50ml，富集18L水样之后，关闭活塞，停止富集。富集柱中保持一定的水样，密封后等待洗脱。
　　本次试验采用乙醚进行洗脱洗(脱用的乙醚是经过二次蒸馏的分析纯乙醚),洗脱时先将吸附柱中的水吹净，然后用乙醚约50ml浸泡20分钟，然后用碘钾瓶搜集，重复三次。
　　将待浓缩的洗脱液先进行脱水处理，用经过高温干燥的无水硫酸钠进行脱水作用，然后使用旋转薄膜蒸发器在40度时浓缩到1ml，进行有机物测定。在进行有机物的测定时，再将1ml的样品浓缩至0.3ml。
　　3）水样的测定
　　有机物的分析采用HP 5890-5971GC/MS进行分析，仪器条件：
　　色谱条件：HP-5MS柱，柱长：30米，内径：0.25mm,载气：He 。进样口温度：250℃，接口温度：280℃。进样量：0.2μl,柱温起始：50℃,保持5min,以5℃/min速度升至200℃保持1min,再以10℃/min,升值280℃,保留10分钟。
　　质谱条件：离子源温度：180℃，电离方式EI，电子能量：70ev，前级压力：60mTor扫描质量范围：50-55℃。
2.4.2 试验的结果与分析
　　XGR-1D,XGR-2D,XGR-3D,XGR-4D,XGR-5D分别为源水、单独投加聚合氯化铝、预氯化与聚合氯化铝共同处理、高锰酸钾预处理与聚合氯化铝共同处理、高锰酸钾复合药剂预处理与聚合氯化铝共同处理后的滤后水的重建总离子流质量色谱图。

　　从表3中可以看出，源水检出有机物数量为153个；源水+PAC为137个；源水 +PAC+Cl₂为99个；源水+PAC+KMnO₄为84个；源水+PAC+CP为51个。不同处理工艺的有机物数量与源水比较的去除率分别为：源水+PAC为10.5%；源水+PAC+CL2为35.3%；源水+PAC+KMnO4为45.1%；源水+PAC+CP为66.7%。

表3 不同处理工艺的滤后水中的有机物数量及峰面积比较

水样（滤后水）

检测出的有机物的数量

不同处理工艺的有机物数量与源水的比较

不同处理工艺的有机物数量的去除率

检测出的有机物峰面积

不同处理工艺的有机物峰面积与源水比较

不同处理工艺的有机物峰面积去除率

1.源水

153

100%

0.0%

2.3*10¹⁰

100%

0.0%

2.源水+PAC

137

89.5%

10.5%

6.6*10⁹

28.7%

72.3%

3.源水+PAC+CL₂

99

64.7%

35.3%

4.8*10⁹

20.9%

79.1%

4.源水+PAC+KMnO₄

84

54.9%

45.1%

4.1*10⁹

17.8%

82.2%

5.源水+PAC+CP

51

33.3%

66.7%

1.4*10⁹

6.1%

93.9%

　　不同处理工艺滤后水的有机物峰面积与源水比较分别为：源水+PAC为28.7%；源水+PAC+CL2为20.9%；源水+PAC+KMnO4为17.8%；源水+PAC+CP为6.1%。去除率相应达到：源水+PAC为72.3%；源水+PAC+CL2为79.1%；源水+PAC+KMnO4为82.2%；源水+PAC+CP为93.9%。这意味着高锰酸钾复合药剂预处理能够在低温低浊高污染的水质情况下将滤后水的有机物的数量降低2/3，检测出的有机物的浓度降低93.9%，相当于较源水降低了一个数量级。

3．小结

　　在研究中，提出水体污染条件下滤池污染、失效的产生原因及其特征，指出源水有机污染是滤池污染、失效的主要原因；试图提出了水体污染条件下强化处理的概念；较为系统的进行了高锰酸钾复合药剂（CP）强化过滤在有机污染存在条件下的除浊、除色、除藻类、嗅味和微量有机物规律性研究和生产性试验研究，并和高锰酸钾预处理、预氯化强化混凝过滤工艺、单纯混凝剂混凝过滤工艺进行了对比研究。
　　通过在松花江和黄河最下游的不同水域、不同时间段、不同污染程度的水体室内实验和生产性试验的试验结果可以清楚看到，对于低温低浊高污染的水体和高温低浊高污染水体，高锰酸钾复合药剂（CP）强化过滤的效能是单独投加混凝剂及投加预氯化工艺、高锰酸钾预氧化工艺的效能所不能达不到的，能够适应松花江和黄河等不同季节、不同污染水体的特性。高锰酸钾复合药剂（CP）在微污染水的处理中具有良好的强化处理效能。

参考文献

　　[1] 许国仁等“高锰酸钾复合药剂助凝生产性试验”《给水排水》1995 21（9）5-11
　　[2] 许国仁 李圭白 等“高锰酸钾复合药剂预处理对水中藻类和嗅味去除效果的研究”《给水排水》1998 24（12）
　　[3] 许国仁 李圭白“高锰酸钾复合药剂对水中微量有机污染物去除效能的研究” 《给水排水》1999 25（7）
　　[4] 许国仁，高锰酸钾复合药剂处理工艺在微污染水中强化混凝强化过滤效能机理的研究，哈尔滨建筑大学博士论文。1999.4
　　[5] Oliver B.G. et al，（1984），Envir. Sci. &Technol.，Vol. 18. , 903~908.
　　[6] O'mela.C.R, "Particle-Particle Interaction", Aquatic Surface Chemistry (W. Stumn. Editor) Wiley-Interscience. NewYork. 1989.
　　[7] Gibbs.R.J."Effect of Nature Organic Coating on the Coagulation of Particles", Envir. Sci. &Technol., Vol. 17, 237,1983.
　　[8] "Water Quality and Treatment" Fourth Edition (1990) chapter 12: Chemical Oxidation. 749~777. MC.Grow-Hill. Inc.

许国仁简介

　　许国仁，1968年8月生，现任哈尔滨工业大学助理研究员，博士后。作为项目主要研究人员，完成二项国家“八·五”攻关课题，一项国家“九·五”攻关课题，获国家科技科技进步三等奖一项，二等奖一项，以及其它科技奖励共五项，发表论文21篇。