高锰酸盐复合药剂处理嗅味污染水源水的试验研究

陈忠林 李圭白 杨艳玲 余敏

　　摘 要：通过实验室小型实验，考察了高锰酸盐复合药剂（PPC）处理技术对嗅味污染水源水中嗅味、铁、锰、色度、浊度、有机物等的综合处理效能，与传统常规聚合铝混凝处理相比，高锰酸盐复合药剂处理具有优良的除嗅味、除铁、除锰、除色、除浊及除有机物功能，是一种经济高效的水处理技术。
　　关键词：饮用水；水污染；除嗅味；高锰酸盐；复合药剂

Laboratory test for treatment of odor polluted source water by permanganate composite chemicals
CHEN Zhong-lin, LI Gui-bai, YANG Yan-ling, YU Min

　　Abstract Laboratory tests of permanganate composite chemicals(PPC) treatment were carried out to investigate the removal effects on odor, Fe, Mn, color, trubidity and organics of polluted source water. The results showed that permanganate composite chemicals (PPC)were more efficient than the conventional treatment of polyaluminumchloride (PAC) and especially effective on odor removal.
　　Keywords drinking water; water pollution; odor removal; permanganate; composite chemicals

　　前期研究结果[1]表明，高锰酸盐复合药剂PPO可显著强化受污染松花江水低温低浊时期的混凝处理效果，改善处理后水质，降低制水成本。在前期研究工作的基础上，作者进一步优化出具有优良除嗅味效能的高锰酸盐复合药剂PPC，以位于松花江哈尔滨江段下游的受嗅味污染水源为研究对象，考察了PPC的除嗅味效果及其它净水效能。

1．试验过程

1.1 水厂概况
　　某气化厂供水分厂承担着全厂生产用水和生活用水以及周围地区居民生活用水供水任务，由于作为水厂水源的松花江水近年来污染加剧，水厂取水口位于松花江哈尔滨江段下游，污染更为严重，每逢冬季冰封期，原水水质严重恶化，水厂现行处理工艺处理后的出厂水不能完全达到国家生活饮用水卫生标准：1.嗅味大。冬季冰封期，出厂水腥嗅味通常为2~3级，有时高达4~5级，烧开后嗅味更为强烈，使人产生厌恶感，这主要是原水中污染物引起的，而现行的处理工艺和方法不能很好地去除这些嗅味污染物。2.铁浓度高。冬季的出厂水中铁含量超过生活饮用水卫生标准数倍至十倍。原水中铁浓度很高，经现行处理工艺处理不能使原水中的铁得到有效去除。3.锰含量超标。冬季出厂水中锰含量超出生活饮用水卫生标准浓度数倍至十几倍，主要是原水中含锰量较高，而现行处理工艺对原水中所含的锰去除效果很差。4.色度高。出厂水的色度超过国家生活饮用水卫生标准。色度主要是由水中有机物、铁、锰等构成，由于现行处理工艺对有机物、铁、锰的去除效果均很差，因此，出厂水的色度较高。5.浊度较高。冬季低温低浊时期水的混凝处理长期以来就是一个难题，加之水中有机污染物对胶体浊质的保护作用，使混凝效果下降，因此，出厂水的浊度一般都在5度左右。
1.2 仪器试剂与试验方法
　　仪器：电磁搅拌器；六联定时变速混凝搅拌器；美国HACH 2100A型浊度计；美国PE-703型原子吸收仪。
　　药剂：1. 液体碱式氯化铝（PAC），依兰县净水剂厂生产，Al2O3含量为18.8%；2. 高锰酸盐复合药剂（PPC），自制配成一定浓度的溶液使用。
　　试验方法：于现场取进厂原水、水厂出厂水进行模拟处理试验。试验中水样嗅味采用六级嗅味强度法进行量化描述，即：0级表示无任何气味，1级表示嗅味微弱，一般饮用者难于察觉，嗅觉敏感者可以察觉，2级表示嗅味弱，一般饮用者刚能察觉，3级表示嗅味明显，已能明显察觉，不加处理不能饮用，4级表示嗅味强，有很明显的嗅味，5级表示嗅味很强，有强烈的恶臭。

2．试验结果与讨论

2.1 原水水质调查
　　由于出厂水存在以上水质问题，为研究处理对策，对进厂原水进行了水质分析，结果见表1。由表中数据可知，进厂原水的嗅味较大，高锰酸盐指数和氨氮均较高，同时检出了挥发酚，表明有机污染较重，此外，原水中铁、锰浓度也较高。

表1 冬季污染加剧时期进厂原水水质分析结果

检验项目

结果

检验项目

结果

检验项目

结果

检验项目

结 果

浊度

7NTU

氯化物

14mg/L

锰

0.58mg/L

铝

0.043mg/L

色度

34度

氟化物

0.4mg/L

钾

2.30mg/L

汞

＜0.05μg/L

嗅和味

3级

硫酸盐

20mg/L

钠

20.0mg/L

电导率

234μs/cm

肉眼可见物

黄浊

磷酸盐

0.16mg/L

锌

＜0.05mg/L

总有机碳

12mg/L

pH值

7.0

阴离子洗涤剂

＜0.1mg/L

铜

＜0.002mg/L

氯仿

＜10μg/L

总碱度

122mg/L

氰化物

＜0.002mg/L

总铬

＜0.004mg/L

四氯化碳

＜1μg/L

高锰酸盐指数

7.41mg/L

挥发酚

0.0024mg/L

银

＜0.002mg/L

滴滴涕

＜0.01μg/L

氨氮

2.6mg/L

总硬度

92mg/L

镉

＜0.002mg/L

六六六

＜0.004 μg/L

亚硝酸盐氮

＜0.001mg/L

钙

27.26mg/L

铅

＜0.002mg/L

　 　

硝酸盐氮

0.04mg/L

镁

5.84mg/L

砷

＜0.002mg/L

　 　

溶解性总固体

224mg/L

总铁

1.1mg/L

硒

＜0.002mg/L

　 　

2.2 嗅味产生机制
　　经过试验研究，进厂原水为酸臭嗅味，而经过加氯处理后的出厂水为腥臭嗅味，即嗅味在加氯处理过程中发生了转化，可以推断进厂原水中的嗅味污染物与氯发生了化学作用，产生了另一腥臭嗅味的污染物。
2.3 高锰酸盐复合药剂净水效能
　　试验中模拟“进厂原水→混凝→沉淀→过滤→加氯消毒”处理工艺，用PAC混凝，PPC复合药剂处理，所得对照试验结果分别讨论如下。
2.3.1 PPC复合药剂对嗅味的去除效果
　　图1为试验期间对原水、PAC处理滤后水、PPC和PAC处理滤后水三种水样，在室温（15℃）和加热沸腾情况下，用六级嗅味强度法测定的嗅味结果。原水在室温下的嗅味强度为1级，加热沸腾后嗅味强度达到4级，单用PAC处理的滤后水在室温下嗅味强度为2级，加热沸腾后嗅味强度也达到4级，采用PPC和PAC处理的滤后水，在室温下嗅味强度为0级，达到了国家饮用水卫生标准，即使加热沸腾后，其嗅味强度也才达到1级。试验结果表明，PPC复合药剂对嗅味的去除效果是显著的。

2.3.2 PPC复合药剂对铁、锰的去除效果
　　图2中给出了固定PAC投量为119mg/L，PPC复合药剂不同投量时滤后水中残余铁的浓度。结果表明，单独投加PAC混凝处理时，滤后水中铁含量为0.9mg/L，是国家生活饮用水卫生标准所规定浓度的3倍，而当投加1mg/L PPC复合药剂和119mg/L PAC处理时，滤后水中铁含量为0.25mg/L，已经符合国家生活饮用水卫生标准。增加PPC复合药剂的投量可使滤后水的铁含量进一步降低，PPC复合药剂对铁有很好的去除效果。图2中还给出了PPC复合药剂不同投量时滤后水中残余锰的浓度变化情况。单独投加PAC混凝处理时，滤后水中锰浓度为0.52mg/L，远远高于生活饮用水卫生标准所规定的浓度0.1mg/L，当投加PPC复合药剂处理时，滤后水中锰含量随着PPC投量的增加而逐渐降低，当PPC投量为4mg/L时，滤后水中锰含量达到0.01mg/L，远远低于饮用水卫生标准所规定的浓度，由此可见，PPC复合药剂的除锰效果也是非常显著的。

2.3.3 PPC复合药剂对有机物的去除效果
　　试验中，测定了高锰酸盐指数这一衡量水中有机物的指标，如图3所示。结果表明，单独用PAC处理时，滤后水的高锰酸盐指数为4.24mg/L，去除率为42.78%，采用最佳投量的PPC复合药剂处理时，滤后水的高锰酸盐指数为3.56mg/L，去除率为51.96%，提高了9.18%。由此可以得出结论，高锰酸盐复合药剂PPC处理可提高有机物的去除率。
2.3.4 PPC复合药剂对色度的去除效果
　　由于水中的色度主要是由铁、锰和有机污染物等引起的，而PPC 复合药剂对铁、锰和有机污染物均有很好的去除效果，因此，经PPCA 复合药剂处理后的水色度也很低。原水色度为34度时，单一PAC处理的滤后水色度为26度，不能达到生活饮用水卫生标准，色度去除率仅为23.5%，而采用PPC和PAC处理的滤后水，色度为7度，完全符合国家生活饮用水卫生标准，色度去除率提高到79.4%，提高了55.9%。

2.3.5 PPC复合药剂对PAC混凝效果的影响
　　混凝效果的好坏，直接影响沉淀池出水的浊度，影响后续处理单元的处理效果。图4给出了在固定PAC投量为119mg/L时，PPC复合药剂不同投加量对沉淀后水浊度的影响规律。由图可以看出，如果PPC复合药剂投加量为0mg/L，即单独使用PAC混凝，沉淀后水浊度为7.3NTU，投加1mg/L PPC处理后，沉淀后水浊度下降为5.1NTU，下降了2.2NTU。随着PPC复合药剂投量的增加，沉淀后水浊度逐渐下降。结果表明，PPC复合药剂可显著提高混凝效果，有利于混凝除浊。

　　图4中还给出了滤后水的浊度变化情况，投加PPC复合药剂处理的滤后水浊度比单独使用PAC混凝的滤后水浊度有所降低。

3．结论

　　由以上试验结果可得到如下结论：针对该气化厂原水水质情况，供水分厂现行的常规传统处理工艺技术对嗅味、铁、锰、色度等的去除效果很差，而采用PPC 复合药剂处理则对嗅味、铁、锰、色度等具有非常优良的去除效果，处理后水质完全达到国家生活饮用水卫生标准，而且PPC复合药剂还具有强化混凝效果，降低沉淀后、滤后水浊度，去除有机污染物等作用。
　　高锰酸盐复合药剂PPC具有显著的除嗅味效果，显示了良好的应用前景，其除嗅味机理有待进行更深入的理论研究。

参考文献：

　　[1] 陈忠林，马军，王东田。松花江水低温低浊时期的强化混凝生产性试验[J]。哈尔滨建筑大学学报，1996（5）：73-77。

---

陈忠林简历

　　陈忠林（1967-），男，工学博士，1987年毕业于兰州大学化学系获理学学士学位， 1990年于兰州大学化学系获理学硕士学位，1993年从师于李圭白教授从事给水处理研究，1997年毕业获工学博士学位，毕业论文题目“高锰酸钾复合药剂强化混凝除浊除臭研究”， 2000至2001年在中科院生态环境研究中心汤鸿霄院士指导下做博士后研究工作，现为哈尔滨工业大学市政环境工程学院副教授，从事水的化学氧化除污染、高级氧化处理工艺、水质分析与检测等研究工作。