高锰酸钾除污染生产性试验研究②

出　　自： 《中国给水排水》 1997年第6期
发表时间： ： 1997-6

马军；李圭白；陈忠林 ① (哈尔滨建筑大学)；柏蔚华；贾永新(大庆市供水公司)

摘要：生产性试验结果表明，高锰酸钾预处理能有效地去除受污水中多种有机污染物，降低水的致突变活性，并可显著地控制氯化消毒副产物，使水的致突变性由阳性转变为阴性或接近阴性，水中氯仿和四氯化碳的生成量也有显著地下降。
关键词：高锰酸钾氧化有机污染质；水的致变性；氯仿

1 前言

　　我国很多水体受到不同程度的污染，检测出多种有机污染物，水的致突变活性多数呈阳性。目前我国绝大部分水厂仍采用传统的混凝、沉淀、过滤和消毒工艺，它主要适于处理未受污染的水，虽然能够有效地除浊、除色和杀菌，但不能去除水中以溶解状态存在的微量有机污染物，致使一些有害物质，特别是致癌、致畸、致突变微量有机污染物残留在饮用水中。如何经济有效地去除受污染水源中的有机污染物，改善饮用水水质已成为目前急需解决的问题。
在前期的研究工作中，发现高锰酸钾在一定条件下对水中有机污染物具有良好的去除作用，并能有效地破坏水中某些氯化消毒副产物前驱物质，同时还对地表水处理具有显著的助凝作用 [1～4] 。本文以某微污染地表水源为研究对象，在某水厂进行生产性对比试验研究，对高锰酸钾在不同季节的除污染效能进行了系统观测。
高锰酸钾除污染生产试验依托工程为某市的一座

2　试验过程与方法

　　2.1　依托工程
　　给水处理厂。以附近的水库水为水源，由于工业废水的排放与农田径流对水库水质产生一定程度的影响，是一种典型的微污染饮用水源。
　　该水厂的总供水量为10万m 3 /d，采用的是Ⅰ、Ⅱ两套平行的常规给水处理工艺系统，每套供水量为5万m 3 /d。以液体聚合铝为混凝剂，通过静态混合器、隔板反应池、斜板沉淀池、虹吸滤池，最后进行氯化消毒。I、Ⅱ两套系统在设计参数、构筑物结构、水力负荷、原水水质、常规混凝剂(聚合铝)投量等方面均完全相同，只I系统除投加聚合铝之外还投加高锰酸钾，其投加点位于一级泵站进口的管道上。研究目的是在不同季节对两套处理系统的出水水质进行比较，以考察高锰酸钾在水厂生产规模的应用中对有机污染物的去除与控制效能。
　　2.2　水质分析
　　水中有机污染物的测定系采用大孔树脂吸附、多种溶剂依次洗脱(用索氏提取器)及用KD浓缩器浓缩等过程对水中有机污染物进行富积。抽取有机浓缩液1mL注入色谱——质谱联机对水中有机污染物进行分析检测；并将余下的有机溶液真空干燥后以二甲基亚砜定容，进行Ames毒理试验。所采用的色谱——质谱检测条件及Ames毒理试验条件与前期的研究工作相同。采用液上空间法测定水中氯仿和四氯化碳浓度。

3　试验结果与分析

　　3.1　高锰酸钾去除有机污染物及控制氯化副产物的效果
　　表1列出了高锰酸钾处理系统门系统)与现行的常规处理工艺系统(Ⅱ系统)，对水中有机污染物去除效果的对比结果。两套系统所采用的原水水质完全相同，因而仅对滤后与氯化消毒后水质进行了比较。在生产应用中，高锰酸钾的投加量根据需要通过特制的设备控制在0.5～2mg/L可以看出，高锰酸钾处理系统滤后水中有机污染物种类与浓度(以ΣRIC计)和水中EPA重点控制的有机污染物种类与浓度，均明显低于不加高锰酸钾的对照系统。水中有机污染物浓度越高、污染越严重，高锰酸钾处理效果越显著，值得注意的是，经高锰酸钾处理过的水，在氯化消毒过程中生成的有机副产物种类也有较大幅度地下降，如表1。

　　*以GC-MS重建总离子流质量色谱图的∑RIC计
　　3.2　高锰酸钾对致突变物的去除与控制
　　进一步将夏季高锰酸钾处理与现行常规给水处理除污染生产性试验的毒理学检测结果，进行了对比。结果表明，在水处理过程的各个阶段所取的水样，加S均表现出阴性结果(试验结果略)，不加S 9 表现出阳性结果。说明该水库的原水及在水处理过程的各阶段水中，主要含有直接移码型和直接碱基置换型致突变物质。
　　表2为应用TA 98 菌株检测的致突变活性结果。原水水样的移码型致突变活性很低，7L水刚接近阳性。常规给水处理工艺系统(Ⅱ系统)和高锰酸钾处理系统(I系统)滤后水的致突变活性均有所降低。Ⅱ系统氯化消毒后水的致突变活性明显增加，3L水已达到了阳性，7L水的诱变指数高达5.44，而且具有显著的剂量——反应关系，相关系数R 2 达0.89，说明在氯化消毒过程中有直接移码型致突变副产物产生。I系统氯化消毒后仍具有显著的剂量——反应关系，相关系数R 2 为0.98，但水的致突变活性显著降低，对于TA 98 菌株7L水仍为阴性，相对于Ⅱ系统诱变指数下降67.1%，说明高锰酸钾预处理可控制后续氯化消毒过程中移码型致突变物质的生成。
　　高锰酸钾处理系统(I系统)和现行的常规给水处理工艺系统(Ⅱ系统)对于水中直接碱基置换型致突变物质的影响，菌株采用TA 100 (不加S 9 )。由表2可见，该水库原水中含有直接碱基置换型致突变物质，具有明显的剂量——反应关系，相关系数R 2 为0.90，5L水即为阳性。经Ⅱ系统处理后水的致突变活性并没有明显改变，存在着明显的剂量——反应关系，相关系数R 2 为0.99，5L、7L水均为阳性。但经I系统处理后，5L、7L水都由阳性转变为阴性。氯化消毒后，Ⅱ系统3L水已达到了阳性结果，7L水的诱变指数已高达5.33。而I系统3L水的致突变活性已为阴性，5L、7L水的诱变指数比Ⅱ系统分别下降42%和30%。

　　3.3　高锰酸钾预处理对氯仿和四氯化碳的控制效果
　　氯仿和四氯化碳是我国目前饮用水标准中对氯化消毒副产物进行控制的两个主要指标。表3为冬季和次年夏季对氯化消毒后水中氯仿和四氯化碳的监测结果，表中所列数值为三次平行样的平均值。由表可见，高锰酸钾处理系统(I系统)氯化消毒后水中的氯仿和四氯化碳浓度明显低于现行的传统处理工艺(Ⅱ系统)。进一步说明高锰酸钾预处理具有控制氧化消毒副产物的作用。

4　结论

　　生产性试验结果表明，现行的传统给水处理工艺不能有效地去除受污染水中的有机污染物，反而使之种类与浓度有所增加，特别是氯化消毒后增加幅度较明显，水的致突变活性也有显著的升高。
　　高锰酸钾预处理能有效地去除受污染水中的多种有机污染物、降低水的致突变活性。此外，还能显著地控制氯化消毒副产物，使水中有机污染物的数量和浓度均有显著地降低，水的致突变活性由阳性转变为阴性或接近阴性。
高锰酸钾预处理可有效地降低后续氯化消毒过程中氯仿和四氯化碳的生成量，表明能有效地破坏氯仿和四氯化碳的前驱物质。

5　参考文献

　　1.马军，李圭白，范萃苓，贾永新，“高锰酸钾的氧化助凝效能研究”，中国给水排水，8(4)，1992，4-7
　　2.J. Ma,N. Graham, Guibai Li, "Effect of permanganate preoxidation in enhancing the coagulation of surface waters-aboratory case studies".J. Water SRT-qua,46 (1),1-11,1997
　　3.许国仁，马军，陈忠林，李圭白，“高锰酸钾复合药剂助凝生产性试验”，给水排水
　　4.Jun Ma, Guibai Li," Laboratory and full-scale plant studies of permanganate oxidation as an aid in coagulation", Wat. Sci. Tech. ,27(11),1993,47-54
　　作者简介:马军 教授
　　通讯处:150006 哈尔滨建筑大学市政环境工程学院435信箱
　　(收稿日期1997-01-20)
　　①本文作者还有许国仁。
　　②国家“八五”攻关项目和国家教委“跨世纪优秀人才计划基金”赞助项目。