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高锰酸钠预氧化在混凝过程中的助凝作用

论文类型 技术与工程 发表日期 2003-08-01
来源 《工业用水与废水》2003年第4期
作者 翟玉春,任广军,田彦文,王昕,张春雨
关键词 给水处理 高锰酸钠 预氧化 混凝
摘要 研究了高锰酸钠预氧化对混凝过程的助凝作用。实验结果表明,高锰酸钠在投加量1mg/L时,就具有明显的助凝效果,在投加量2mg/L时,沉淀后来的浊度下降了70%左右,比单独使用硫酸铝的浊度降低了20%~25%,同时高锰酸钠预氧化对高浊度水也有较好的助凝作用。原水的温度、pH值对其助凝效果影响较小,水中锰离子的存在有一定的助凝效果。

翟玉春1,任广军1,2,田彦文1,王昕2,张春雨2
(1.东北大学 材料与冶金学院,辽宁 沈阳 110004; 2沈阳工业学院 化工学院,辽宁 沈阳110045)

  摘要:研究了高锰酸钠预氧化对混凝过程的助凝作用。实验结果表明,高锰酸钠在投加量1mg/L时,就具有明显的助凝效果,在投加量2mg/L时,沉淀后来的浊度下降了70%左右,比单独使用硫酸铝的浊度降低了20%~25%,同时高锰酸钠预氧化对高浊度水也有较好的助凝作用。原水的温度、pH值对其助凝效果影响较小,水中锰离子的存在有一定的助凝效果。
  关键词:给水处理;高锰酸钠;预氧化;混凝
  中图分类号:TU991.22  文献标识码:A  文章编号:1009-2455(2003)04-0013-03

The Coagulation-Supporting Effect of Pre-Oxidation of sodium Permanganate in the Process of Coagualation

  Abstract:The coagulation-supporting effect of the pre-oxidation of sodium permanganate in the process of coagulation was studied.The experimental results showed:when the dose of sodium permanganate was 1mg/L.the coagulation-supporting effect was obvious:when the dose was 2mg/L, the turbidity of the water after precipitation decreased by about 76%,which was 20%~25% lower than the turbidity resulted from the use of aluminum sulfate only.Meanwhile、the pre-oxidation also has good coagulation-supporting effect on high-turbidity water.The temperature and pH value of raw water have less influence on its coagulation-supporting effect.while the existence manganese ion water improves the result of coagulation to some extent.
  Keywords:feed water treatment;sodium permanganate;pre-oxidation;coagulation

  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,有机物的大量存在,起到分散剂的作用,阻碍颗粒间的结合[1],增加了水中胶体物质的稳定性,导致凝聚过程中混凝剂投量增加。据报道[2],如果水中溶解性有机物的质量浓度增加3 mg/L(以TOC计),则硫酸铝混凝剂的有效剂量增加5.3倍,若溶解性有机物的质量浓度增加7 mg/L,则硫酸铝混凝剂的有效剂量增加10.2倍。这样使用传统工艺不仅带来了水处理成本上升,而且也很难达到良好的出水水质。
  预氧化可提高混凝效果,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。臭氧预氧化对使水中的有机物电荷密度降至最低,有氧化助凝作用[3],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[4],药剂投加也很方便,但其价格仍然较高。因此,本文提出一种新的氧化剂——高锰酸钠,它具有价格便宜,使用方便,钠离子对人体健康无害等优点。

1实验

1.1 药品与测量方法
  混凝剂选用硫酸铝(分析纯),氧化剂为高锰酸钠(自制),实验水样为沈阳某处地表水,浊度测量采用分光光度法。
l.2 混凝实验
  混凝实验在ZR-6六联混凝试验器上进行。取静止后的水样500mL置于1000 mL玻璃烧杯中,投加一定量的高锰酸钠和混凝剂,以300 r/min快速搅拌lmin,再以40 r/min慢速搅拌5 min,静止沉淀15min,取上清液测定剩余浊度。

2 实验结果与分析

2.1 高锰酸钠预氧化助凝作用
  取浊度为15 NTU,有机物的质量浓度为27.83mg/L(以CODMn表示)的原水,考查了高锰酸钠预氧化的助凝作用。实验结果表明,在实验的任何混凝剂投量下,沉淀后水的剩余浊度与单独使用硫酸铝混凝剂相比都有所下降,当高锰酸钠投加量为 1mg/L时就有明显的氧化助凝作用,而且随着高锰酸钠投量增加,助凝作用增加。如图1所示。

  如单独投加硫酸铝混凝剂为40 mg/L时,沉淀后水的剩余浊度为55 NTU,下降52.2%,而向其加入2 mg/L的高锰酸钠后,沉淀后水的剩余浊度为28 NTU,下降了75.7%。可见,高锰酸钠预氧化具有良好的助凝作用。当继续增加高锰酸钠的投量时,浊度下降缓慢,因此,对于上述水质高锰酸钠的最佳投量可确定为2 mg/L。
2.2 温度对高锰酸钠预氧化助凝作用的影响
  考虑到不同地区不同季节,水质温度不同。考查了高锰酸钠在不同温度下的氧化助凝作用。实验结果如图2所示,在实验的温度下,三条曲线十分接近,且都随高锰酸钠投量增加沉淀后水的剩余浊度下降。这表明温度对高锰酸钠预氧化助凝作用的影响很小,即使对低温水质高锰酸钠预氧化也具有很好的助凝作用。

2.3 pH值对高锰酸钠预氧化助凝作用的影响
  
调整水样pH值分别为3,7,10,投加不同量的高锰酸钠反应5minl,再将水样pH值调节至中性,加入40 mg/L硫酸铝,经混凝沉淀后测定水的剩余浊度。结果如图3,三条曲线仍十分接近,且沉淀后水的剩余浊度部随着高锰酸钠投量的增加而下降。表明pH值对高锰酸钠预氧化助凝作用的影响很小。

2.4 高锰酸钠预氧化对高浊度水的助凝作用
  为考查高锰酸钠预氧化对高浊度水的助凝作用,向原水中投加了5 mg/L的腐植酸使原水浊度增加到146 NTU。实验结果如图4,腐植酸的加入增加了水中胶体的稳定性,单纯投加硫酸铝混凝剂60mg/L后浊度由146NTU下降到88NTU,用高锰酸钠助凝,随着其投量的增加沉淀后水的浊度继续下降,当高锰酸钠的投量为2 mg/L时沉淀后水的浊度下降到50 NTU,可见,高锰酸钠预氧化对高浊度水也有很好的助凝作用。

2.5 锰离子对高锰酸钠预氧化助凝作用的影响
  一般天然水特别是地下水中都含有少量的铁、锰等金属离子,为了考查这些离子对高锰酸钠预氧化的影响,在原水中加入了5mg/L的锰离子进行实验。结果如图5,当水中含有少量的锰离子时,沉淀后水的浊度较无锰水有所下降。表明锰离子的存在有一定的助凝效果。

3 结论

  ①高锰酸钠预氧化对沈阳某处地表水具有明显的助凝作用,其最佳投加量为2mg/L,沉淀后水的浊度下降76%左右,比单独使用硫酸铝的浊度降低了20%-25%。
  ②原水温度、pH值对高锰酸钠预氧化助凝效果的影响较小,而水中标离子的存在有一定的助凝效果。
  ③高锰酸钠预氧化对高浊度水也有较好的助凝作用。

参考文献:

[1]Omeal C R.Particle—Particle Interaction[M].Newyork:Aquatic Surface Chemistry Willey-Interscience,1989。
[2]姚重华。硫酸铝的除浊除色功能[J]。上海给水排水,1989,(1):25—27。
[3]Mohamad R Farvardin.Preozonation as an aid in the coagulation of humic substance-optimum preozonation dose[J],Water Research,1989,23(3):307-401。
[4]马军,李圭白。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。 


作者简介:翟玉春(1946-),男,辽宁鞍山人,教授,博士,博士生导师,主要研究方向为资源和环境化学[email protected]

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