翟玉春¹，任廣軍^1，2，田彥文¹，王昕²，張春雨²
（1.東北大學 材料與冶金學院，遼寧 沈陽 110004； 2沈陽工業學院 化工學院，遼寧 沈陽110045）

　　摘要：研究了高錳酸鈉預氧化對混凝過程的助凝作用。實驗結果表明，高錳酸鈉在投加量1mg／L時，就具有明顯的助凝效果，在投加量2mg／L時，沉淀后來的濁度下降了70％左右，比單獨使用硫酸鋁的濁度降低了20％～25%，同時高錳酸鈉預氧化對高濁度水也有較好的助凝作用。原水的溫度、pH值對其助凝效果影響較小，水中錳離子的存在有一定的助凝效果。
　　關鍵詞：給水處理；高錳酸鈉；預氧化；混凝
　　中圖分類號：TU991.22　 文獻標識碼：A　 文章編號：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

　　近年來，水體污染嚴重，全國城市90％以上水域受到污染。進入水體的污染物中，最普遍、危害最大的是有機物。研究表明，有機物的大量存在，起到分散劑的作用，阻礙顆粒間的結合^［1］，增加了水中膠體物質的穩定性，導致凝聚過程中混凝劑投量增加。據報道^［2］，如果水中溶解性有機物的質量濃度增加3 mg／L（以TOC計），則硫酸鋁混凝劑的有效劑量增加5.3倍，若溶解性有機物的質量濃度增加7 mg／L，則硫酸鋁混凝劑的有效劑量增加10.2倍。這樣使用傳統工藝不僅帶來了水處理成本上升，而且也很難達到良好的出水水質。
　　預氧化可提高混凝效果，常用的氧化劑有氯。臭氧、高錳酸鉀等預氯化有一定的去除有機物和混凝作用，但氯化過程會產生一系列有害的鹵代有機物。臭氧預氧化對使水中的有機物電荷密度降至最低，有氧化助凝作用^［3］，但是設備投資及運行費用都很大。高錳酸鉀預氧化具有很好的助凝作用^［4］，藥劑投加也很方便，但其價格仍然較高。因此，本文提出一種新的氧化劑——高錳酸鈉，它具有價格便宜，使用方便，鈉離子對人體健康無害等優點。

1實驗

1.1 藥品與測量方法
　　混凝劑選用硫酸鋁（分析純），氧化劑為高錳酸鈉（自制），實驗水樣為沈陽某處地表水，濁度測量采用分光光度法。
l.2 混凝實驗
　　混凝實驗在ZR－6六聯混凝試驗器上進行。取靜止后的水樣500mL置于1000 mL玻璃燒杯中，投加一定量的高錳酸鈉和混凝劑，以300 r／min快速攪拌lmin，再以40 r／min慢速攪拌5 min，靜止沉淀15min，取上清液測定剩余濁度。

2 實驗結果與分析

2.1 高錳酸鈉預氧化助凝作用
　　取濁度為15 NTU，有機物的質量濃度為27.83mg／L（以COD_Mn表示）的原水，考查了高錳酸鈉預氧化的助凝作用。實驗結果表明，在實驗的任何混凝劑投量下，沉淀后水的剩余濁度與單獨使用硫酸鋁混凝劑相比都有所下降，當高錳酸鈉投加量為 1mg／L時就有明顯的氧化助凝作用，而且隨著高錳酸鈉投量增加，助凝作用增加。如圖1所示。

　　如單獨投加硫酸鋁混凝劑為40 mg／L時，沉淀后水的剩余濁度為55 NTU，下降52.2％，而向其加入2 mg／L的高錳酸鈉后，沉淀后水的剩余濁度為28 NTU，下降了75.7％。可見，高錳酸鈉預氧化具有良好的助凝作用。當繼續增加高錳酸鈉的投量時，濁度下降緩慢，因此，對于上述水質高錳酸鈉的最佳投量可確定為2 mg／L。
2.2 溫度對高錳酸鈉預氧化助凝作用的影響
　　考慮到不同地區不同季節，水質溫度不同。考查了高錳酸鈉在不同溫度下的氧化助凝作用。實驗結果如圖2所示，在實驗的溫度下，三條曲線十分接近，且都隨高錳酸鈉投量增加沉淀后水的剩余濁度下降。這表明溫度對高錳酸鈉預氧化助凝作用的影響很小，即使對低溫水質高錳酸鈉預氧化也具有很好的助凝作用。

2.3 pH值對高錳酸鈉預氧化助凝作用的影響
　　調整水樣pH值分別為3，7，10，投加不同量的高錳酸鈉反應5minl，再將水樣pH值調節至中性，加入40 mg／L硫酸鋁，經混凝沉淀后測定水的剩余濁度。結果如圖3，三條曲線仍十分接近，且沉淀后水的剩余濁度部隨著高錳酸鈉投量的增加而下降。表明pH值對高錳酸鈉預氧化助凝作用的影響很小。

2.4 高錳酸鈉預氧化對高濁度水的助凝作用
　　為考查高錳酸鈉預氧化對高濁度水的助凝作用，向原水中投加了5 mg／L的腐植酸使原水濁度增加到146 NTU。實驗結果如圖4，腐植酸的加入增加了水中膠體的穩定性，單純投加硫酸鋁混凝劑60mg／L后濁度由146NTU下降到88NTU，用高錳酸鈉助凝，隨著其投量的增加沉淀后水的濁度繼續下降，當高錳酸鈉的投量為2 mg／L時沉淀后水的濁度下降到50 NTU，可見，高錳酸鈉預氧化對高濁度水也有很好的助凝作用。

2.5 錳離子對高錳酸鈉預氧化助凝作用的影響
　　一般天然水特別是地下水中都含有少量的鐵、錳等金屬離子，為了考查這些離子對高錳酸鈉預氧化的影響，在原水中加入了5mg／L的錳離子進行實驗。結果如圖5，當水中含有少量的錳離子時，沉淀后水的濁度較無錳水有所下降。表明錳離子的存在有一定的助凝效果。

3 結論

　　①高錳酸鈉預氧化對沈陽某處地表水具有明顯的助凝作用，其最佳投加量為2mg／L，沉淀后水的濁度下降76%左右，比單獨使用硫酸鋁的濁度降低了20％－25％。
　　②原水溫度、pH值對高錳酸鈉預氧化助凝效果的影響較小，而水中標離子的存在有一定的助凝效果。
　　③高錳酸鈉預氧化對高濁度水也有較好的助凝作用。

參考文獻：

［1］Omeal C R.Particle—Particle Interaction［M］.Newyork：Aquatic Surface Chemistry Willey-Interscience，1989。
［2］姚重華。硫酸鋁的除濁除色功能［J］。上海給水排水，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］馬軍，李圭白。高錳酸鉀的氧化助凝效能研究［J］。中國給水排水，1992，8（4）：4—7。　

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作者簡介：翟玉春（1946－），男，遼寧鞍山人，教授，博士，博士生導師，主要研究方向為資源和環境化學RGJHJX@163.com。