高锰酸钾在给水处理中的应用分析

罗岳平¹，邱振华¹，李宁¹，汤光明¹，施周²

(1.长沙市自来水公司，湖南长沙410007；2.湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082)

　　摘　要：对合理投加高锰酸钾的生产技术进行了探讨，同时分析了水处理中使用高锰酸钾的安全性及其应用前景。
　　关键词：高锰酸钾；投加；安全性
　　中图分类号：TU991.22
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2001)11-0058-02

1　对高锰酸钾投加技术的探讨

1.1投加点的选择
　　一般要求将高锰酸钾尽早投入待处理水中，很多水厂将投加点设在取水头部，这样能使氧化过程充分进行，最大程度地去除嗅味、藻类等，并发挥二氧化锰的凝核作用，提高絮凝和沉淀效果。如果不能在取水口处投加高锰酸钾，至少要保证在快速混合前投加。不要将其与絮凝剂同时投入水中，否则两者发生反应，反而降低处理效果。
1.2水处理药剂的投加顺序
　　各种水处理药剂的投加顺序对强化、净化处理至关重要。很多药剂是不能混合投加的，如铝盐和氢氧化钠，阴离子和阳离子高分子聚合物，氨、液氯和铝盐等。在实际生产中，要求不宜混合的药剂至少保证3～5 min的投加间隔时间。各种药剂的最佳投加点如图1。

　　因受到已建净水构筑物结构设计的限制，很多水厂无法保证投加点间有3～5 min的时间间隔。调整的原则是：投加点1宜尽量提前，投加点2设在处理构筑物前，投加点3应最大程度地远离投加点2。在针尖大小的铝絮体形成后再投加阴或非离子型高分子聚合物，可望使絮体成长最充分。
　　如果主要是为去除水的嗅味和色度，高锰酸钾宜在氯化处理前投加，这样有利于氧化降解各种前驱物，降低氯消毒副产物的生成量。对铁、锰含量高的地下水，氯氧化处理则应安排在高锰酸钾投加之前，利用氯氧化除铁，而高锰酸钾主要与锰发生反应，这样既降低了生产成本又可保证处理效果。
　　在高锰酸钾不能单独有效地去除嗅味和色度的情况下，常采取与粉末活性炭联用的方法^［1］。在生产中要注意的是，活性炭应在高锰酸钾氧化反应结束后投加，否则两者发生如下反应：
　　　　　4KMnO₄+3C+H₂O＝4MnO₂↓+2KHCO₃+K₂CO₃
　　这会增加药剂的消耗量，使生产成本增加。但另一方面，由于活性炭的还原作用，高锰酸钾不会因偶然因素而过剩，运行稳定可靠。
1.3　投加量和投加方法的确定
　　高锰酸钾的浓度为0.5～2.5 mg/L时，可以氧化大多数有机物，一般浓度为0.6～1.2 mg/L的高锰酸钾可使出水TON(嗅阈值)＜3。
　　将高锰酸钾投入水中后，水体变为紫红至粉红色，氧化反应结束后颜色消失。根据水体颜色的变化可以推断反应接触时间，并依此调节高锰酸钾的投加量。
　　国外的投加经验是允许粉红色扩展到沉淀池或澄清池的2/3水面处，使二氧化锰能在后段沉淀去除，但粉红色必须在滤前消失，否则滤池易被堵塞。如果高锰酸钾投加过量，致使残余高锰酸钾进入管网后继续反应，使用户水龙头出水呈黄褐色，产生衣料着色等一系列不良后果。
　　由于高锰酸钾处理具有水系特异性，因此在对特定水体进行处理时，首先要进行标准烧杯搅拌试验，了解高锰酸钾的处理效果，并初步确定其用量。为使处理效果最佳，有时要调节水体pH值，一般pH值高，高锰酸钾氧化速度快，投加量可适当减少。
　　高锰酸钾的投加可采取干粉或溶液两种方式。如果高锰酸钾用量＞12 kg/d，以干粉式投加为宜；用量＜12 kg/d时，可配制成4%的溶液后用计量泵投加到管道中与待处理水混合。
　　高锰酸钾本身并不吸收水分，但其中的少量杂质会吸潮而结成饼状，因此要求在干燥处密封存放备用的高锰酸钾。高锰酸钾溶液的配制浓度不宜过高，以防晶体析出，一般以5%为上限(低则可配成1%～2%)，应视投加总量调节。
　　国外已研制出高锰酸钾自动检测装置，检出下限为0.01 mg/L残余高锰酸钾。通过安装自动检测设备，易于实现对高锰酸钾投加操作的精确控制。

2　使用高锰酸钾的安全考虑

　　固体高锰酸钾被认为是有毒物质，美国研究人员进行的毒理试验表明，高锰酸钾对鼠的LD50为700～1 830 mg/kg。类推到人，一个体重为80 kg的人空腹吞食5%高锰酸钾溶液2.3 L可致死。美国国家环保局建议的高锰酸钾安全浓度为200 mg/L，超过此值可能损伤人体组织。
　　饮用水生产过程中，高锰酸钾的使用浓度若在安全范围内，则不会带来毒副作用。但应该尽可能保证适量投加，避免残余高锰酸钾进入管网，产生二次污染。特殊情况下，可通过活性炭吸附过量的高锰酸钾。
　　高锰酸钾粉末及溶液对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。高锰酸钾会腐蚀铁质管道，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预处理前，要充分考察生产环境，并控制不利影响。
　　投加高锰酸钾后，絮凝池和沉淀池排泥水的化学组成发生了改变，尤其是二氧化锰含量增高，因此要求对污泥处理和安全排放进行相应调整。
　　综上所述，将高锰酸钾用于去除嗅味、色度和对有机污染物等的控制是有效的。如果具备投加条件，而且通过试验证实高锰酸钾对当地水体中常见的污染物处理有效，建议将高锰酸钾预处理列为水污染治理的选择技术之一。

参考文献：

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　　［3］马军，陈忠林，李圭白，等.高锰酸盐复合药剂助凝处理高稳定性地表水［J］.中国给水排水，1999，15(9)：1-4.
　　［4］马军，李圭白，范萃苓，等.高锰酸钾的氧化助凝效能研究［J］.中国给水排水，1992，8(4)：4-7.
　　［5］查人光，贺尧基.高锰酸钾-粉末活性炭联用组合工艺在净水处理中的应用［J］.给水排水，2000，26(4)：9-11.

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　　收稿日期：2001-07-30