高锰酸钾氧化法地表水除锰工艺试验

高锰酸钾氧化法地表水除锰工艺试验

康建雄1马毅妹2杨建军3,1

(11华中科技大学武汉市430074;21武汉大学430072;31宁夏吴忠市自来水公司751100)

摘要通过连续流试验,测试了KMnO4对地表水中锰的氧化去除效果。研究结果表明,KMn O4是一种有效的除锰氧化剂,具有投量低、水处理效果好的特点,试验条件下的有效投加量为0.5~1.0mg/L。

关键词除锰地表水高锰酸钾

Technological Experiment of Manganese Removal

from Surface Water by Potassium Permanganate Oxidation

Kang Jianxiong1Ma Y imei2Y ang Jianjun3

(1.Huazhong Universi ty of Science and Technology,Wuhan Ci ty,Hubei430074,Chi na;

2.Wuhan University,Wuhan City,Hubei430072,China;

3.Wuzhon g Municipal Water Works,Ningxia Autonomous Region751100,China)

Abstract:The effect of manganese removal by potassium permanganate oxidation was exami ned through continuous flow experi ment.The result ind-i cated that potassium permanganate is a kind of effective manganese removal oxidizing agent with the properties of low dosage and high efficiency.Un-der experi ment condi tion,the effective dosage of potassiu m permanganate ranges from0.5mg/L to1.0mg/L.

Key words:manganese removal surface water potassi um permanganate

国内外的水处理专家在地下水除铁除锰工艺的研究领域已经取得了丰富的成果[1,2],而对于地表水,一直以来由于其本身所含有的锰铁含量不高,或在混凝沉淀后能自然氧化而去除等因素未受到特别的重视,也没有在理论上作系统的研究和描述。近几年来,我国先后发现了几个大的地表水系不同程度的受到了锰的污染,如长江仪征段水质锰的污染指数为0.77;江西乐安江水系每年锰的平均含量在0.3~0.4mg/L之间。因而地表水除锰成为近年来的一个水处理新课题。因传统给水处理工艺对锰的去除效率较低,当原水中含有还原态锰时,可能导致水厂出厂水锰含量超标,给用户带来不同程度的影响。尽管加大投氯量可以有效降低出水中锰含量,但其副作用却不容忽视。本课题以黄浦江支流紫石泾水源为水样,针对其水质特点进行了高锰酸钾氧化法地表水除锰工艺试验研究,取得了一些有益的结果。

1试验研究方法

近年来,由于工农业的迅猛发展,愈来愈多的有毒有害物质及氮、磷等营养性元素排入水体,导致了黄浦江上下游各污染物指数逐年上升,水源水质不断恶化,尤其是春夏之交、霉雨和盛夏季节,铁、锰、氨氮、色度和有机物等水质指标都达到了较高的数值,呈季节性变化,并与高的耗氧量及氨氮水平相对

应,表明水污染是地表水锰含量增高的主要原因(图1~3)。

图12000~2002总锰月变化曲线

图22000~2002耗氧量月变化曲线

高锰酸钾是比氧和氯更强烈的氧化剂[3],它可以在中性和微酸性条件下迅速将水中2价锰氧化为4价锰:

3Mn2++2KMnO4#2H2O=5MnO2+2K++4H+

最终为沉淀和过滤过程所去除。

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中国农村水利水电#2003年第7期

图3 2000~2002氨氮NH 3_N 月变化曲线

针对原水水质特点,采用连续流式试验装置,规模为1.5m 3

/h 。以KMnO 4为氧化剂,并选取澄清池前及滤池前作为投加点。在试验过程中,以氧化剂的投加点、投加量、滤速、混凝剂的投加量为主要影响因素,以锰的去除率为主要评价指标,采用正交试验方法研究对锰的去除情况(图4)

。

图4 试验工艺路线

2 试验装置

澄清池采用钢制,总高度3.2m,有效水深3.0m,处理水量1.5m 3/h,总停留时间为1.5h,外径1.0m,清水区上升流速为1mm/s 。

滤柱采用有机玻璃制作,直径为300mm 。滤池滤料采用石英砂,滤料厚度为70cm,承托层高度为25cm,采用6~7m m 的砾石,滤池砂面水深1.8m,超高0.5m,滤层下配水区高度为0.5m,滤柱总高度为3.5m 。

3 试验结果与分析

当投加点设在澄清池前时,影响除锰效率的因素主次顺序为:KMnO 4投加量y 滤速y 碱铝投加量各因素中较佳的水平条件分别为:KMnO 4投加量为3mg /L;碱铝投加量为30mg /L;滤速为7m/h,但后者的影响不显著。测试结果见表1。

表1 KMn O 4投加量单因素试验结果

mg/L

KMnO 4投加量

0.5

1.0

3.0

Mn

原水

0.2~0.3

出水0.15~0.250.06~0.100.05~0.06未检出NH 3_N 原水0.5~1.20.6~0.90.5~0.90.7~0.9出水0.650.550.460.48COD Mn

原水8.76 5.45 5.18 4.12出水

6.12

37.8

40.9

53.0

4 结 语

以上试验结果表明,高锰酸钾氧化法在投加量低(0.5~1mg/L)的情况下不仅能够较好去除水中的锰,使出厂水锰含量控制在0.05mg/L 左右,而且对氨氮的去除率在26.6%~32.4%,对有机物的去除率在37.8%~40.9%之间,同时经过高锰酸钾预处理,能在一定程度改善混凝沉淀性能,降低水厂

氯耗等作用。由此可见,高锰酸钾氧化法可以作为一种有效的地表水除锰工艺,用于处理类似水质的原水,且以尽量延长澄清前高锰酸钾氧化时间为宜。

t

参考文献

1 李圭白,刘 超.地下水除铁除锰[M ].第2版.北京:中国建筑工业

出版社,1987

2 严煦世,范瑾初.给水工程[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社,

1999

3 张 杰,戴镇生.强氧化剂除锰原理与应用[J].给水排水,1997,22

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[作者简介] 康建雄,男,42岁,副教授

(收稿日期:2003-04-10)

#信 息#

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