高锰酸钾预氧化_混凝沉淀组合工艺处理微污染水研究

生态环境学报 2011, 20(3): 511-514 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@

基金项目：海南省教育厅项目（HJ2009-133）；三亚市院校专项资金项目（YD09040）

作者简介：胡劲召（1968年生），男，副教授，硕士，研究方向为环境污染控制。Email: hjz2000127@ 收稿日期：2011-02-14

高锰酸钾预氧化-混凝沉淀组合工艺处理微污染水研究

胡劲召，占达东，王玉杰，蒋耀武

琼州学院理工学院，海南 三亚 572000

摘要：针对微污染水，就高锰酸钾预氧化技术与与饮用水常规混凝沉淀工艺组合联用开展了一些试验研究。结果表明：高锰酸钾的预氧化作用有助于PAC 混凝沉淀工艺对原水中有机污染物的去除；KMnO 4和聚合氯化铝（PAC ）的投加方式对原水耗氧量的去除率有明显影响；KMnO 4预氧化有一个最佳时间；高锰酸钾预氧化-混凝沉淀组合微污染水处理工艺，对原水pH 值的波动有比较好的适应性。 关键词：微污染水；高锰酸钾；预氧化

中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2011）03-0511-04

微污染水是指饮水水源受到主要是有机物污染，使部分指标超过饮用水源的卫生标准[1]。在常规的混凝沉淀和加氯消毒给水处理工艺中，溶解性的微量有机污染物在加氯消毒过程中容易形成大量的消毒副产物(DBPs)，直接或间接地危害人体健康[2]。据世界卫生组织(WHO)调查结果，80%的人类疾病与水有关，在发展中国家，每年因缺乏清洁饮水而造成的死亡人数近1240万人。高锰酸钾具有很强的氧化性，其与常规混凝沉淀水处理工艺组合联用，是去除微污染水中微量有机污染物的一种有效方法，近年来这方面开展了很多研究工作[3-11]。本文通过搅拌实验，就高锰酸钾预氧化-混凝组合工艺处理微污染水，以浊度和耗氧量为表征指标，开展了部分研究工作。

1 试验方法 1.1 原水水质（见表1） 1.

2 试验工艺流程

试验中使用的KMnO 4标准溶液浓度均为0.01

mol·L -1；聚合氯化铝（PAC ）标准溶液质量浓度均

-1

1.3 水质评价项目及方法

选择耗氧量（COD Mn ）和浑浊度作为水质评价项目，测定方法按GB/T 5750—2006《生活饮用水卫生标准》规定进行，耗氧量测定采用酸性高锰酸钾滴定法，浑浊度测定采用散射法—福尔马肼标准。搅拌装置采用深圳中润水工业技术发展有限公司生产的混凝试验搅拌机（ZR4-6型）。浑浊度的测定使用哈希公司台式浊度仪（2100N 型）

2 结果与讨论

2.1 PAC 投加量和沉淀时间确定

向4个搅拌杯中各装入1 L 微污染原水，依次加入0.5、1.0、2.0、2.5 mL PAC 溶液，连续以200 r·min -1转速先搅拌2 min 、以80 r·min -1转速搅拌5 min 后，静置溶液90 min ，取上清液测定浑浊度（结

果见图1）。另取搅拌杯，装入1 L 微污染原水，加入2.00 mL PAC 标准溶液，连续以200 r·min -1转速

先搅拌2 min 、以80 r·min -1转速搅拌5 min 后，让溶液分别静置30、60、75、90、120 min 时，取上清液测定浑浊度（结果见图2）。可以看出，在试验条件下，当1 L 微污染原水浊度去除率达到99%时，PAC 标准溶液最佳加入量为2.00 mL ，最佳静置时

间为75 min 。

2.2 KMnO 4投加量确定试验

向6个搅拌杯中各装入1 L 微污染原水，依次

加入0、0.50、1.0、1.50、2.00、2.50 mL 的KMnO 4

标准溶液，以300 r·min -1转速搅拌10 min ，加入2.00 mL PAC 溶液，继续以200 r/min 转速搅拌2 min 、

以80 r·min -1转速搅拌5 min 后，静置溶液75 min ，取上清液测定浑浊度和耗氧量（结果见图3）。可以看出：（1）高锰酸钾在试验投加范围内，原水浊度的去除率仍然保持在99%，说明高锰酸钾的投加没

表1 微污染原水水质

Table 1 The quality of slightly polluted raw water

水质指标 测定均值 饮用水标准限值

pH 7.9 6.5-8.5 浊度/NTU 258 1或3 COD Mn /(mg·L -1

) 9.74 3或5

512 生态环境学报 第20卷第3期（2011年3月）

有降低PAC 对浊度的去除效果；（2）高锰酸钾的预氧化作用有助于PAC 混凝沉淀工艺对原水中有机污染物的去除；（3）高锰酸钾标准溶液的最佳投加量为1 mL ，此时高锰酸钾预氧化对耗氧量的去除率即可达到80%，而单纯的PAC 混凝沉淀工艺对耗氧量的去除率只有43%左右，投加一定量的高锰酸钾标准溶液后，耗氧量去除率提高了37个百分点。

研究[12-14]表明，有些在酸性条件下难以被氧化的有机污染物在中性条件下却能被去除。高锰酸钾在接近中性条件下，反应有新生态水合二氧化锰生

成，其在水中可形成较大分子聚合物，具有较长的分子链、具有表面配位性、具有巨大的比表面积、具有有很强的吸附作用、具有去除水中有机物的效能。新生态二氧化锰可能混凝机理是其在水中形成较大分子聚合物，这些大分子聚合物通过表面配位或其他化学作用以及吸附作用与水中带负电的胶体颗粒表面结合，并在胶体颗粒之间起架桥作用，使水中胶体颗粒相互结合在一起最终生成大的絮体或发生共沉淀。

2.3 KMnO 4和PAC 投加方式对浊度和COD Mn 影响试验

为了考察KMnO 4和PAC 最佳投加方式，结合前面2.1、2.2试验结果，设计KMnO 4和PAC 3种投加方式如下：

投加方式1：向搅拌杯中装1 L 微污染原水，加入1 mL KMnO 4溶液，以300 r·min -1转速搅拌10 min ，加入2.00 mL PAC 溶液，继续以200 r·min -1转速搅拌2 min 、以80 r·min -1转速搅拌5 min 后，静置溶液75 min ，取上清液测定。

投加方式2：向搅拌杯中装1 L 微污染原水，同时加入1 mL KMnO 4溶液和2.00 mL PAC 溶液，以200 r·min -1转速搅拌2 min 、以80 r·min -1转速搅拌5 min 后，静置溶液75 min ，取上清液测定。

投加方式3：向搅拌杯中装1 L 微污染原水，加入2.00 mL PAC 溶液，以200 r·min -1转速搅拌2 min 、以80 r·min -1转速搅拌5 min 后，加入1 mL KMnO 4溶液，继续以300 r·min -1转速搅拌10 min ，静置溶液75 min ，取上清液测定。

KMnO 4和PAC 3种投加方式的试验结果

见图4。可以看出：（1）3种投加方式对浊度都保持了非常高的去除率（100%）；（2）投加方式对耗氧量的去除率有明显影响，投加方式1对耗氧量的去除率最高（达到80%），投加方式2和3对耗氧量的去除率较低（仅为59%）。（3）相比之下，投

Fig. 3 The removal effect on turbidity and Chemical-Oxygen-Demand

made by the dosage of KMnO 4

Fig. 4 The removal effect on turbidity and Chemical-Oxygen-Demand

made by the adding means of KMnO 4 and PAC

Fig.1 The effect of the dosage of PAC on removal

图2 静置时间对浊度去除效果的影响

图3 高锰酸钾投加量对浊度和耗氧量去除效果的影响

图4 高锰酸钾和PAC 投加方式对浊度

和耗氧量去除效果的影响