高锰酸钾及高铁酸钾预氧化及Al_13_对低温低浊水的混凝效果

图2 Fig． 2
高铁酸钾投加量与投加方式对浊度和 UV254 去除效果的影响 Effects of Different Dosage and Dosing Method on Ｒemoval of Turbidity and UV254 using Potassium Ferrate
表 2 Ferron 表征 Al13 结果 Characterization of Al13 by Ferron
Al a 3． 18 Al b 94． 83 Al c 1． 99
试验方法
六联 搅 拌 装 置 的 运 行 程 序： 加 混 凝 剂 后 以 200 r / min 搅拌 90 s， 此为混凝过程快速混合阶段； 接下来以 40 r / min 搅拌 10 min， 此为絮体缓慢生成 阶段； 最后沉降 30 min， 从距离水面 2 cm 处取水样 测试各项指标。
Tab． 2
成 分
含量 / %
1． 2
试验装置
本试验分烧杯搅拌试验和中试试验两部分 。 其
3 中中试系统的设计流量为 2． 5 m / h， 中试试验装置
如图 1 所示。中试装置长为 3． 0 m、 宽为 0． 60 m、 总 T 值以及 深度为 0． 60 m。在设计流量下各段 G 值， 流速等如表 3 所示。
［48 ］ 3
）， 高级工程师， 从事水利工程建设管
理工作。 ［ Email： xhwan_1985@ aliyun． com。 通讯作者］ 徐慧，
齐敦哲， 余 磊， 肖 寒， 等． 高锰酸钾及高铁酸钾预氧化及 Al13 对低温低浊水的混凝效果 水质的影响。 在以往的试验中发现， 高碱化度的 PAC 中含有 较多的有效成分 Al b ， 处理低温低浊水时具有较好的 混凝效果。针对高碱化度的 PAC ， 本研究提纯了混 凝剂中的有效成分 Al b ， 希望在冬季低温低浊水运行 时能够提高浊度等指标的去除率。结果表明提纯后 的 Al13 在处理低温低浊水时具有明显的优势， 在 pH 降低到 7． 7 时效果更明显。
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净 水 技 术 WATEＲ PUＲIFICATION TECHNOLOGY
No． 2 ， 2014 Vol． 33 ， April 25thTechnology ， 2014 Water Purification
高锰酸钾及高铁酸钾预氧化及 Al13 对低温低浊水的混凝效果
1 齐敦哲 ， 余 1 磊， 肖 2 寒， 徐
慧
2
（ 1． 宁夏宁东水务有限责任公司 ， 宁夏银川 640100 ； 2． 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室 ， 北京 100085 ） 摘 要 针对宁夏宁东水厂冬季低温低浊水处理困难的问题 ， 研究了高锰酸钾和高铁酸钾预氧化对混凝效果的影响以及提
［ 0802 收稿日期］ 2013［ 作者简介］ 齐敦哲（ 1968 —
Hale Waihona Puke Baidu
研究宁东黄河水高锰酸钾预氧化的 结合的方法 ， ， 助凝效果 为 进 一 步 解 决 冬 季 低 温 低 浊 水 处 理 困 难提供帮助
［13］
。
高铁酸钾可以快速杀灭水中的细菌和病毒， 且 不会生成次级衍生物等。 当 pH ＜ 7． 50 时， 高铁酸 钾稳定性明显下降， 在微酸性条件下很快分解， 放出 氧气， 并析出具有高度吸附活性的无机絮凝剂 。与其 他 氧 化 剂 （ 二 氧 化 锰、 高锰酸 钾、 重铬酸钾） 相比， 使用高铁酸钾做助凝剂无重金 属二次污染。高铁酸钾的净化机理是由于高铁离子 3+ 在被还原生成 Fe 过程中， 经历了一系列由六价到 三价带有不同电荷的中间态， 因而表现出独特的处理 效果。为了提高水厂在冬季低温低浊条件下水厂的 运行效果， 考察了高铁酸钾预氧化作用对改善出水 — 65 — Fe（ OH）
G 值 /s －1 T 值 / min
Vol． 33 ， No． 2 ， 2014
Tab． 3
混合段 500． 00 0． 60
Design Parameters of Pilot Test
第一絮凝段 71． 81 3． 85 0． 47 16 587 第二絮凝段 32． 52 5． 154 0． 35 10 057 第三絮凝段 11． 09 6． 48 0． 28 4 285
2
试验结果与讨论
2． 1 高 锰 酸 钾 最 佳 投 加 量 和 投 加 方 式 的 确定
A： 在混凝剂投加之前投加高铁酸钾 （ 0． 40 mg / L， 0． 80 g / L） 、 1． 00 g / L ） ， 高锰酸钾 （ 0． 50 mg / L、 然 后快速搅拌（ 以 300 r / min 搅拌 5 min） 后加入混凝剂 PAC 进行混凝。 B ： 高铁酸钾、 高锰酸钾与 PAC 同时投加。 C ： 投加 PAC 后慢速搅拌 5 min 再加入高铁酸 高锰酸钾等氧化剂。 钾、 利用高锰酸钾、 高铁酸钾的氧化助凝作用来氧 需要合理确定高锰酸钾、 高铁 化地表水中的有机物， 酸钾投加量。氧化剂的最佳投加量既要达到对地表 又要考虑氧化剂本身的色度给水质 水的助凝作用， 处理带来的影响。 若投入氧化剂过多， 则可能存在 Fe 超标的问题。 投加方式对浊度和 UV254 出水 Mn、 的去除效果如图 2 、 图 3 所示。
results were achieved as follows： （ 1 ） The best removal efficiency of turbidity and UV254 was obtained with adding KMnO4 and KFeO4 followed by adding PAC，removal efficiency by simultaneous addition of 3 reagents was the next，the worst removal efficiency of turbidity and UV254 was obtained with adding PAC followed by adding 2 potassium salts； （ 2 ） There was an optimal dosage of these 2 potassium salts； （ 3 ） Preoxidation was better under acidic condition； （ 4 ） Purified Al13 could significantly decrease turbidity after sedimentation． Keywords low temperature and low turbidity preoxidation pH Al13
2． 2
高铁酸钾、 高锰酸钾预氧化时间的确定
氧化剂先于混凝剂投加， 以 300 r / min 快速搅拌， 5、 10、 20、 30 和 40 min， PAC 投加量为 预氧化时间为 2、 16． 0 mg / L， 高铁酸钾的投加量为 0． 80 mg / L， 高锰酸钾 试验结果如图 4、 图 5 所示。 的投加量为 0． 50 mg / L，
UV254 0． 045 ～ 0． 048 COD Mn / （ mg·L － 1 ） Fig． 1 2． 8 ～ 3． 3 1． 78 ～ 1． 97 2． 48 ～ 2． 62 图1 中试装置示意图 Schematic of Experimental Equipment
Tab． 1
浊度 / NTU TOC / （ mg·L － 1 ）
Effect of PreOxidation with KMnO4 ＆ KFeO4 and Coagulation with Al13 for Water Treatment in Low Temperature and Turbidity
Qi Dunzhe1 ，Yu Lei1 ，Xiao Han2 ，Xu Hui2 （ 1． Ningdong Water Co． ，Ltd． ，Yinchuan 640100 ，China； 2． State Key Laboratory of Environmental Aquatic Chemistry，Ｒesearch Center for EcoEnvironmental Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085 ，China） Abstract Ningdong Water Plant is faced to treat water with low temperature and low turbidity． Experiments were carried out and
1． 3
试验中使用的 PAC 为宁东水厂常规使用混凝 剂， 取一定量 AlCl3 固体置于烧杯中， 加入定量蒸馏 水， 搅拌下缓慢加入碳酸钠粉末至预定碱化度 ， 静置 熟化 24 h， 得到用于提纯的 PAC 。 然后取一定量的 PAC 与等体 积、 相同浓度的硫酸钠溶液混合反应 24 h， 用滤纸进行过滤， 将沉淀用去离子水冲洗若干 次后转入 25． 0 mL 比色管中， 按一定比例与适宜浓 超声反应 4． 0 h 后离心分离， 得到 度的硝酸钡混合， 本次试验所用 Al13 。经 Ferron 测定结果获得的 Al13 纯度较为满意， 如表 2 所示。
表3 中试装置的设计参数
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净 水 技 术 WATEＲ PUＲIFICATION TECHNOLOGY
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当 PAC 投加量一定时， 高铁酸钾和高锰酸钾先 于 PAC 投加对浊度和 UV254 的去除效果最好， 其次 是同时投加， 二者后于 PAC 投加效果最差。这可能 是因为氧化剂先于 PAC 投加可以与胶体表面的有机 物发生反应， 破坏胶体颗粒表面的有机涂层， 起到压 缩双电层的作用， 提高混凝效果。以高锰酸钾为例， 当氧化剂与 PAC 同时投加或后于 PAC 投加时， 由于 PAC 已经完成压缩双电层和电性中和作用， 使得高锰 酸钾产生的部分新生态二氧化锰没有成为混凝剂的 絮凝核心， 从而减低了去除效果， 影响了混凝作用。
高铁酸钾和高锰酸钾先于 PAC 投加对浊度和 纯 Al13 在处理低温低浊水时的优势 。 结果表明在 PAC 投加量一定的情况下， UV254 的去除效果最好， 其次是同时投加， 最次是二者后于 PAC 投加； 高锰酸钾和高铁酸钾都有最优的投加量 ， 投加量过多或 者过少都会对混凝效果产生影响 ； pH 对高锰酸钾和高铁酸钾预氧化具有重要的影响 ， 酸性条件下高锰酸钾和高铁酸钾的预 氧化效果较好； 提纯的 Al13 在处理低温低浊水时混凝沉后水浊度较常规混凝剂有明显的降低 （ 1 NTU 以下） 。 关键词 低温低浊 预氧化 pH Al13 0177 （ 2014 ） 02006506 文章编号： 1009中图分类号： TU991 文献标识码： B
流速 / （ m·min － 1 ） — GT 值 18 000
水源水经过第一步快速搅拌后， 使得药剂和水 样得到初步混合， 通过絮凝池的絮凝作用后进入后 面的沉淀区。装置如图 1 所示。
1
1． 1
试验方法与装置
水厂水源水质
冬季宁东黄河水处于低温低浊期， 其水质情况
如表 1 所示。
表 1 黄河水水质情况 Water Quality of Yellow Ｒiver
宁东水厂处于宁东能源化工基地， 水源水是黄 河水， 黄河水经过常规的混凝、 沉淀、 过滤、 消毒等工 艺由输水管网输送到基地各用户端 。宁东水厂冬季 水源水呈现明显的低温低浊的性质， 常规水处理过 程不能达到水厂出水的要求。 高锰酸钾 作 为 一 种 强 氧 化 剂 ， 广泛应用于水 它可以较大程度地去除原水中的藻 处理工艺中 ， 类、 嗅味等 ； 而且还原形成的新生态二氧化锰具有 “凝核 ” 作用 ， 可以明显提高絮凝和 沉 淀 效 果 。 本 文采用静态 烧 杯 试 验 和 动 态 中 试 、 生产性试验相