許國仁，李圭白
(哈爾濱工業大學市政環境工程學院，黑龍江哈爾濱150090)
摘 要：通過生產性試驗考察了高錳酸鉀復合藥劑預處理工藝在低溫、低濁、高有機物含量地表水處理中的強化混凝效能，同時考察了強化混凝對水中一些檢測指標的影響。試驗表明，高錳酸鉀復合藥劑在強化混凝、減少氯仿生成量、降低有機物含量等方面，都具有比預氯化更好的效果。
關鍵詞：有機污染物；高錳酸鉀復合藥劑；強化混凝；給水處理
中圖分類號：TU991.22
文獻標識碼：C
文章編號：1000-4602(2001)05-0068-03
水中有機物的增加，徹底改變了源水體系的各項平衡，使膠體的穩定性朝著增加的方向發展，不利于水的混凝和濁度的去除。水處理所面臨的問題已不僅僅是濁度和細菌的去除，還包括有機污染物的去除以及由有機污染物所引起的色度、嗅味、藻類、氯仿前質、致突變等物質的去除。 1 試驗方案與過程 生產性試驗是在D市一地面水廠進行，該廠以附近的地面水庫為水源(水庫水來自嫩江)，近年來由于居民生活污水和工業廢水的排入，源水受到嚴重的污染。其中一月份的水質全分析報告中的CODCr值高達39.5 mg/L,而水中的濁度僅為幾十NTU。這種高有機物含量的地表水在低溫低濁時期是一種比較難以處理的水體。
試驗選擇在水質最難處理的低溫、低濁、高污染時期(共2年)，其時的水溫、pH值、濁度相對穩定，便于進行對比，試驗期間水質條件見表1。 表1 試驗水質| 試驗時間 | 水溫(℃) | 濁度(NTU) | pH | CODCr(mg/L) | | 2月—3月 | 2 | 35 | 8.7 | 28.0 | | 4月 | 6～7 | 42～44 | 8.8 | 10.9 | | 10月末—11月 | 6～6.5 | 72～79 | 8.7 | 52.0 | | 12月—次年1月 | 0 | 40 | 8.8 | 39.5 | 圖1為該廠的工藝流程圖，設計水量為10×104 t/d，兩套平行水處理系統的工藝和設計參數相同。
試驗選擇其中的一套處理系統進行，即Ⅰ套預投氯，Ⅱ套預投高錳酸鉀或高錳酸鉀復合藥劑(CP)，以便對比三種預處理工藝的處理效果。各處理工藝的藥劑投加量見表2。 
表2 各種處理工藝的藥劑投加量 mg/L | 試驗時間 | 預氯化處理 | 高錳酸鉀預處理 | CP預處理 | | PAC | Cl2 | PAC | KMnO4 | PAC | CP | | 4月 | 152 | 7.8 | 65 | 1.9 | 65 | 4.1 | | 10月—11月 | 142 | 10.5 | 92.4 | 1.53 | 92.4 | 3.33 | | 12月—次年1月 | 102 | 14.1 | 85 | 2.0 | 82 | 3.76 | 對水中化學指標的檢測都進行平行樣分析(取平均值)，其中氯仿、四氯化碳的化學指標進行了三個平行樣的檢測。氯仿、四氯化碳的檢測采用氣相色譜儀液上空間法。 2 試驗結果與分析 2.1對CODCr的去除效果 由表1可以看出，源水的CODCr值在一年中變化很大。幾種預處理工藝對水中CODCr的去除率存在著差別，在4月、10月、12月—次年1月中，預氯化對CODCr的去除率分別為1.8%、9.5%、46.1%，平均為19.1%；高錳酸鉀預處理對CODCr的去除分別為14.7%、7.2%、43.3%，平均為21.7%；CP預處理對CODCr的去除率分別為20.2%、30.5%、49.9%，平均為33.5%。從中發現高錳酸鉀預處理和預氯化工藝對CODCr的去除率基本接近，但CP預處理對CODCr的去除效果在三種強化混凝工藝中是最優的，分別比預氯化、高錳酸鉀預處理對CODCr的去除率高出14.4%和11.8%。
2.2 對NH3-N的去除效果
三種預處理工藝對水中NH3-N的去除率差別較大，在4月、10月、12月—次年1月中，預氯化對NH3-N去除率分別為68.4%、75.2%、73.9%，平均為72.5%；高錳酸鉀預處理對NH3-N的去除率分別為47.5%、49.6%、48.9%，平均為48.7%；CP預處理對NH3-N的去除率分別為66.1%、73.4%、71.5%，平均為70.3%。從中發現，CP預處理和預氯化工藝對NH3-N的去除率基本接近，而高錳酸鉀對NH3-N的去除效果最差。
2.3 對NO2-N的去除效果
源水的NO2-N值在一年中變化很大，其中4月和10月的NO2-N值較低，12月—次年1月的NO2-N值較高，但三種強化混凝工藝都能將NO2-N值降低到0.004 mg/L，說明預氯化、高錳酸鉀預處理、CP預處理工藝對NO2-N的氧化去除效果都很好。
2.4 對總Mn值的影響
源水的總Mn值在一年中變化較大，但三種預處理工藝對水中總Mn的去除率差別不大。在4月、10月、12月—次年1月中，預氯化對總Mn的去除率分別為62.4%、84.7%、39.2%，平均為62.1%；高錳酸鉀預處理對總Mn的去除率分別為62.4%、83.5%、39.2%，平均為61.7%；CP預處理對總Mn的去除率分別為62.7%、84.7%、52.0%，平均為66.5%。高錳酸鉀預處理、CP預處理工藝對總Mn都有良好的去除效果表明，高錳酸鉀的加入不僅未使水中的總Mn增加，反而對總Mn去除具有促進作用。比較而言，CP預處理對總Mn的去除率分別比預氯化、高錳酸鉀預處理提高4.4%和4.8%。
2.5對氯仿值的影響
在4月、10月、12月—次年1月的源水中，氯仿值未檢出。經過預氯化作用，沉后水的氯仿值分別達到32.7、46.2、44.0 μg/L，平均值為41.0 μg/L；經過單獨聚合氯化鋁(PAC)的混凝作用，沉后水中未檢出氯仿；CP預處理的沉后水中也未檢出氯仿。它反映了CP預處理工藝除在強化混凝除濁方面比預氯化具有優勢外，在沉后水中無氯仿檢出方面也具有預氯化所不能比擬的優勢(本文所指的未檢出氯仿是指氯仿的檢測值在儀器的檢測限以下)。
再看三種預處理工藝對沉后水氯仿生成勢值的影響。源水的氯仿生成勢值在一年中變化較大，平均為195.7 μg/L。在4月、10月、12月—次年1月中，預氯化沉后水的氯仿生成勢分別為273.0、295.0、205.0 μg/L，平均為257.7 μg/L；高錳酸鉀預處理的氯仿生成勢分別為292.3、207.5、169.2 μg/L，平均為223.0 μg/L；CP預處理的氯仿生成勢分別為230.0、168.0、158.5 μg/L，平均為185.5 μg/L。因此三種預處理工藝對水中氯仿生成勢都具有不同程度的影響，其中預氯化使水中的氯仿生成勢增加最多，比源水平均高出31.7%；高錳酸鉀預處理使水中的氯仿生成勢有所增加，比源水平均高出13.9%；CP預處理使水中的氯仿生成勢有所降低，比源水平均降低5.2%。以上結果說明，CP預處理工藝在減少氯仿前質方面具有一定的效果。
2.6 對四氯化碳生成勢的影響
源水的四氯化碳生成勢在一年中變化較大，平均為10.5 μg/L。在4月、10月、12月—次年1月中，預氯化的四氯化碳生成勢分別為4.2、18.7、11.4 μg/L，平均為11.4 μg/L；高錳酸鉀預處理的四氯化碳生成勢分別為3.6、16.1、9.4 μg/L，平均為9.7 μg/L；CP預處理的四氯化碳生成勢分別為2.9、13.3、9.1 μg/L，平均為8.4 μg/L。
三種預處理工藝對水中四氯化碳生成勢都具有不同程度的影響，其中預氯化使水中的四氯化碳生成勢增加最多，比源水四氯化碳生成勢平均高8.6%；高錳酸鉀預處理使水中的四氯化碳生成勢有所降低，比源水四氯化碳生成勢平均降低7.6%；CP預處理使水中的四氯化碳生成勢有一定程度的降低，比源水四氯化碳生成勢平均降低20.0%。這說明CP預處理工藝在減少和降低四氯化碳前質方面具有較好的效果。
2.7 對細菌的去除效果
源水的細菌總數在一年中變化較大，平均值為1 488 個/mL。在4月、10月、12月—次年1月中，預氯化對水中細菌總數的去除率分別為100%、97.5%、99.6%，平均為99.0%；高錳酸鉀預處理對水中細菌總數的去除率分別為45.3%、8.3%、7.1%，平均為20.2%；CP預處理對水中細菌總數的去除率分別為99.1%、97.5%、99.6%，平均為98.7%。預氯化、CP預處理工藝對水中細菌總數都有十分良好的去除效果，其沉后出水的細菌總數指標就已達到出廠水的要求，同時也反映出CP在投量比氯低很多的情況下，滅菌的效果十分顯著。
源水的大腸菌群數值在一年中變化較大，平均值為3 200 個/mL。在4月、10月、12月—次年1月中，預氯化對水中的大腸菌群去除率分別為100%、100%、100%，平均為100%；高錳酸鉀預處理對水中的大腸菌群去除率分別為24.6%、13.6%、19.7%，平均為19.3%；CP預處理對水中的大腸菌群數去除率分別為100%、100%、100%，平均為100%。相比之下，預氯化、CP預處理工藝對水中大腸菌群都有十分優異的去除效果，沉后出水的大腸菌群數指標就已達到出廠水的要求，同時也反映出CP在投量比氯低很多的情況下，滅菌的效能十分優異。 3 結語 通過對嫩江水庫水不同時段、不同污染程度的水體進行生產性試驗的結果可以清楚看到，對于低溫、低濁、高污染的水體，高錳酸鉀復合藥劑(CP)預處理除具有強化混凝除濁效能外，還對水中的一些檢測指標具有顯著的影響。它在去除CODCr、NH3-N、NO2-N，降低氯仿生成量、氯仿和四氯化碳前質和總Mn，滅除水中細菌和大腸菌群等方面具有預氯化、高錳酸鉀預處理工藝、單純投加混凝劑工藝所不能達到的優異性能。 參考文獻：
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收稿日期：2000-11-17 | 
