高锰酸钾一粉末活性炭处理水厂原水的实验研究

--
●中国资源综合利用
China Resources Comprehensive Utilization
Vol.29,No.42011年4月
收稿日期:2011-03-21
作者简介:俞蕴芳(1967-),女,江苏苏州人,工程师,从事供排水一体的自来水、污水的水质检测和管理工作。

高锰酸钾对受污染水体微量有机污染物有明
显去除效率[1-2],在中性和碱性条件下能分解成二
氧化锰并放出活性氧。

高锰酸钾与溶解性有机物发生的反应具有广谱性,能够控制或减弱很多液氯无法消除的异臭异味。

粉状活性炭吸附速度极快,同时还具有絮凝效应与助滤效应。

因此,可以利用高锰酸钾的氧化性和粉末活性炭优良的吸附性,两者协同降低水中溶解性有机物含量。

使用少量的高锰酸钾预氧化反应可部分去除有机物并使部分大分子有机物转变为较小分子有机物[3]。

高锰酸钾还原
产物二氧化锰自身也可以吸附有机物,新生凝核又
通过助凝作用除去有机物,故而能够较为有效地降低待处理水的有机物含量。

另外,加入高锰酸钾,可以使吸附到悬浮颗粒物或胶体表面的有机物膜被氧化[4],悬浮颗粒物或胶体的表面性质发生有利于
脱稳凝聚的变化[5]。

高锰酸钾与粉末活性炭联用具有互补性,高锰酸钾预氧化可以改善粉末活性炭的吸附特性,使出水更加安全可靠。

同时,粉末活性炭还能够还原水中未反应的高锰酸钾,避免造成水中
残余的锰浓度过高[6]。

两者联用时对轻度至中度富营养化水体中有机物的去除效率高于其各自单独
使用的效率。

1实验方法1.1水样品采集
水样来自从太湖取水后输送到苏州工业园区清源华衍水务有限公司水厂的未经处理的水源水。

1.2
试验用试剂及设备
高锰酸钾溶液(1g/L),实验室制备;粉末活性
炭溶液(1g/L),采用湿法投加;硫酸铝溶液(1g/L),采用液体硫酸铝,其中Al 2O 3的质量分数为7.8%~
8.0%;ZR4-6混凝试验搅拌机。

1.3实验设计
取若干份1000mL 原水于混凝试验搅拌机
上,通过改变高锰酸钾、粉末活性炭和硫酸铝的药剂投加量和工艺条件,确定影响水处理效果的因素,得出最佳处理方案。

高锰酸钾投加后以200r/min 搅拌15min;粉末活性炭投加后以200r/min 搅拌15min;混凝剂投加后以200r/min 搅拌2min,再以20r/min 的速度搅拌30min,静沉30min。

1.4
测试指标与测试仪器
高锰酸钾-粉末活性炭处理水厂原水的实验研究
俞蕴芳,顾
俊
(苏州工业园区清源华衍水务有限公司,江苏苏州
215021)
摘要:太湖水总体呈轻度至中度富营养化状态。

作为自来水厂水源水,选用液体硫酸铝做混凝剂,并与高锰酸钾、粉末活性炭联用,能够有效去除水中的有机物并降低浊度,可作太湖原水应急处理方法。

关键词:自来水;高锰酸钾;粉末活性炭;应急处理中图分类号:X524
文献标识码:A
文章编号:1008-9500(2011)04-0031-04
Treatment of Raw Water With Potassium Permanganate-Powdered
Activated Carbon Process in Water Supply Company
Yu Yunfang ,Gu Jun
(Suzhou Industrial Park Qingyuan Hong Kong &China Water Co.,Ltd.,Suzhou 215021,China)
Abstract :Tai Lake is at light to medium level of eutrophication in general.Selecting liquid aluminum sulfate as coagulant and using the process of potassium permanganate-powder activated carbon can remove organic matter and turbidity in raw water effectively.It will be the emergency treatment of raw water in Tai Lake.Keywords :tap water;potassium permanganate;powdered activated carbon process;emergency treatment 实验研究
. All Rights Reserved.
--
●1.4.1测试指标
氨氮、pH 值、浊度、COD Mn 。

1.4.2
主要测试仪器
浊度仪(HACH 2100n)、pH 仪(pHSJ-3F)、紫外可见分光光度计(EV300)。

2结果与讨论2.1
高锰酸钾与硫酸铝联用处理小样实验
由于高锰酸钾能够氧化分解部分有机物,所以
设计实验先以高锰酸钾预处理原水再投加硫酸铝作絮凝沉淀处理。

向5只烧杯中加入0.20~1.0mg/L 高锰酸钾,以200r/min 速度搅拌15min,然后加入70mg/L 的足量硫酸铝,以200r/min 搅拌2min,再
以20r/min 的速度搅拌30min,静沉30min,其对浊
度、COD Mn 的影响见图1。

从图1可以看出随着高锰酸钾投加量的增加,浊度少许增加,这可能是由于未完全反应的高锰酸钾对浊度的影响造成的;COD Mn 在高锰酸钾投加量增加到1mg/L 时最低,但降幅不明显,最高去除率为15.7%。

高锰酸钾与硫
酸铝联用时,其投加量对氨氮浓度的影响见图2。

从图2可以看出,随着高锰酸钾投加量从0.20mg/
L 增加到1.0mg/L 时氨氮去除率都很低,这可能是由于高锰酸钾的氧化作用使有机氮化合物部分转
化为无机氮造成的。

高锰酸钾投加量(mg/L)
图1高锰酸钾投加量对浊度、COD Mn 的影响2.2木质炭投加量在高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用处理工艺中的影响
粉末活性炭具有优良的吸附性,高锰酸钾预氧化可以改善其吸附特性,同时粉末活性炭还能够还原水中未反应的高锰酸钾。

所以投加高锰酸钾一段时间后,可以再向水体中投加一定量的活性炭(木质炭)以改善工艺。

活性炭投加后以200r/min 的速高锰酸钾投加量(mg/L)
图2
高锰酸钾投加量对氨氮浓度的影响
度搅拌15min,然后投加混凝剂。

高锰酸钾与硫酸铝投加量分别为1mg/L 和70mg/L。

其投加量在高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用处理工艺中对浊度、
COD Mn 的影响见图3。

从图3中可以看出高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用水处理效果较好,浊度与COD Mn 降低明显。

但随着活性炭投加量的增加,浊
度有少量增加的趋势,这可能是由于混凝沉淀后水体中仍残余的活性炭影响造成的,残余活性炭可以通过后续的过滤步骤去除。

随着活性炭的投加量的增加,COD Mn 总体呈现下降的趋势,在活性炭投加量达到60mg/L 时COD Mn 最低,去除率为36.5%,考虑到成本因素,投加10~20mg/L 活性炭较经济。

实验中还发现随着活性炭的投加量增加氨氮去除率较低,且变化不明显,这和活性炭与硫酸铝对小分
子无机盐吸附与絮凝沉淀效果不好有关。

活性炭投加量(mg/L)
图3活性炭投加量在高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用处理工艺中对浊度、COD Mn 的影响
2.3
硫酸铝投加量在高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用处理工艺中的影响
根据以上实验数据,在高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用处理工艺中,高锰酸钾投加量为1mg/L,
6.05.55.04.54.03.53.0
0.20.40.60.8 1.0
4.54.03.53.02.52.01.51.00.50
-0.2
0.20.40.60.8 1.0
浊度COD Mn
5.505.255.004.754.50
7.06.05.04.03.02.01.00.5
102030405060
浊度COD Mn
5.04.54.03.5
实验研究
中国资源综合利用第4期
. All Rights Reserved.
--
●活性炭投加量为50mg/L。

其投加量在高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用处理工艺中对浊度、COD Mn 的影响见图4。

从图4中可以看出硫酸铝投加量为20~70mg/L 时,浊度呈明显下降趋势,最低为0.86
NTU;COD Mn 基本也呈下降趋势,最高去除率为35%。

硫酸铝投加量(mg/L)
图4硫酸铝投加量在高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用中对浊度、COD Mn 的影响
2.4
高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用处理工艺优
势比较
高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用的3种处理效
果比较见表1。

从表1中可以看出在高锰酸钾、活性
炭与硫酸铝投加量分别为1mg/L、50mg/L 与70mg/L 时,高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用处理工艺具有最好的处理效果,浊度去除率为89.1%,COD Mn 去除率为51.6%。

而单独投加硫酸铝70mg/L,
COD Mn 去除率仅为25.6%。

工艺相对于单独投加硫
酸铝比较硫酸铝与粉末活性炭联用具有更好的处理效果。

首先向水体中投加高锰酸钾,可以氧化去除部分有机物并使大分子有机物转变为较小分子有机物;再向水体中投加活性炭可以发挥活性炭对较小分子量有机物的优良吸附性能,并还原未反应的高锰酸钾,避免造成水中残余的锰浓度过高。

同时,新生的还原产物二氧化锰自身也可以吸附有机物;最后向水体中投加硫酸铝可以使水中的活性炭与部分剩余有机物一并混凝沉淀下来,使浊度与COD Mn 同时得到大幅度降低。

2.5
不同种类活性炭与搅拌时间在联用处理工艺
中的效果比较
椰壳炭、煤质炭、木质炭3种活性炭的处理效果比较见表2。

从表2中可以看出,当高锰酸钾投加量为1mg/L,硫酸铝投加量分别为50mg/L 和70mg/L 时,木质炭对浊度和COD Mn 都有较好的去除率。

椰
表1高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用处理效果比较
壳炭易于悬浮,在后续的混凝步骤中不易去除,对浊度和COD Mn 都有较大影响。

煤质炭对浊度和
COD Mn 也有较好的去除效果,但煤质炭比重较大,不易于搅拌悬浮,需要较大的动力才能使其与水体混匀。

表2椰壳炭、煤质炭、木质炭处理效果比较
加入活性炭后搅拌时间对水处理效果的影响见图5。

从图5中可以看出,在高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用处理工艺中,加入活性炭在搅拌5~15
min 后延长搅拌时间不会提高出水水质。

搅拌时间(min)
图5加入活性炭后搅拌时间对水处理效果的影响
3
结论
高锰酸钾投加量(mg/L)活性炭投加量(mg/L)硫酸铝投加量(mg/L)浊度(NTU)COD Mn
(mg/L)pH 值
000 3.48 2.858.42150700.38 1.387.23050700.70 1.877.1500
70
0.35
2.12
7.04
0.550500.88 1.967.2005050 1.17 1.887.220
0500.55 2.367.20
投加活性炭种类(50mg/L)高锰酸钾投加量(mg/L)硫酸铝投加量(mg/L)浊度(NTU)COD Mn
(mg/L)pH 值
不投加00 2.76 3.148.30椰壳炭150 1.03 2.207.18煤质炭1500.61 2.047.18木质炭1500.65 2.127.17椰壳炭1700.62 1.797.02煤质炭1700.47 1.967.00木质炭
1
70
0.43
1.87
7.05
6420
10
203040506070
5.55.04.54.0 3.5
浊度COD Mn 4
2
05
1015202530
浊度COD Mn
4
2
俞蕴芳等:高锰酸钾-粉末活性炭处理水厂原水的实验研究
实验研究
第4期. All Rights Reserved.
--
●国内先进家电回收处理项目在静海投产
2011年4月13日,投资3亿元的TCL 奥博
(天津)环保发展有限公司家电拆解处理项目在子
牙循环经济产业区举行开工投产仪式。

此次TCL 奥博废旧家电拆解项目的运营,将推进TCL 集团节能减排的步伐,标志着TCL 在中国废旧电器电子产品回收和拆解规模化、产业化发展的轨道上迈出了领先一步,再次成为家电行业的环保先行者,在为企业和国家创造经济效益的同时,也为我国的循环经济事业发展探索出一条节能减排的新路。

子牙循环经济产业区作为国家级循环经济示范园区,按照“三区联动”发展要求,园区整体开发建设取得了明显成效。

TCL 作为知名的家电企业,享有很高声誉,不仅在产品上精益求精,不断进取,还在产品设计、原料、制造、运输等各个环节执行着严格的环保标准。

该公司在子牙循环经济产业区投资建设TCL 奥博家电回收拆解处理项目,意味着
TCL 在中国废旧电器电子产品回收和拆解规模化、
产业化发展的轨道上迈出了领先一步。

子牙循环经济产业区是中日循环型城市合作项目,是目前中国北方最大的再生资源专业化园区。

此次TCL 奥博(天津)环保发展有限公司家电项目拆解处理项目投产,进一步提升园区的废旧电器电子产品的拆解处理水平,促进了园区再生资源综合利用,项目的开工投产标志着子牙循环经济产业区又迈出了新的一步。

据悉,TCL 奥博(天津)环保发展有限公司主要从事电子废弃物的拆解、分类、无害化处理到循环利用的大型环保企业。

此次投产的奥博一期项目,共建成18条生产线,年回收处理达10万吨(200万~250万台)废旧家电产品能力,规模名列全国前茅。

该项目采用欧洲、日本最先进技术和设备,符合欧盟和我国的三废排放标准,项目废旧家电回收利用率达到90%以上,并使有害物质均得到无害化处理。

TCL 奥博的成功投产,不仅对提高国内的环保技术水平、废旧电器电子产品拆解处理行业的发展有积极的促进作用,而且为实现整个产业链的生态循环做出重要贡献。

(资
讯)
由以上实验得出如下结论。

(1)与聚合氯化铝相比,硫酸铝混凝剂效果相
对较佳。

但单独使用硫酸铝作为净水剂时,效果有限。

(2)在净水工艺中增加高锰酸钾投加量,会降
低氨氮去除率,未参与反应的残余高锰酸钾会使浊度升高。

(3)高锰酸钾、活性炭与硫酸铝联用处理工艺相对于单独投加硫酸铝,以及硫酸铝和粉末活性炭
联用具有更好的处理效果。

小样实验表明投加高锰酸钾后,先投加活性炭再投加硫酸铝对浊度和COD Mn 都有很好的去除率。

(4)在椰壳炭、煤质炭、木质炭3种活性炭中,
木质炭对浊度和COD Mn 都有较好的去除率。

加入木
质炭在搅拌5~15min 后可取得较好的去除效果,进一步延长搅拌时间效果提升不明显。

参考文
献
1
张锦,李圭白.高锰酸钾除微污染效能GC-MS 分析[J].中国给水排水,1999,15(5):13-15.2
马
军,梁咏梅,余敏,等.高锰酸钾预氧化工艺水中总
锰浓度变化规律与控制方法[J].给水排水,2004,30(1):11-
14.3刘歆瑜,李玉美,杨卫兵.高锰酸钾-粉末活性炭工艺处理城市污水的实验研究[J].内蒙古环境科学,2008,20(1):51-54.
4任芝军,马军,曹晓春.高锰酸盐预氧化与活性炭-砂滤
池联用处理富营养化水体中试研究[J].工业水处理,2006,26
(7):23-29.
5马
军,陈忠林,李圭白,等.高锰酸盐合药剂助凝处理高
稳定性地表水[J].中国给水排水,1999,15(9):1-3.
6张小璇,叶李艺,沙勇,等.活性炭吸附法处理染料废水[J].厦门大学学报,2005,44(4):542-545.
7
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.
(责任编辑/陈军)
实验研究
中国资源综合利用第4期
简
讯
. All Rights Reserved.。