出　　自： 《中國(guó)給水排水》 1997年第6期
發(fā)表時(shí)間： ： 1997-6

馬軍；李圭白；陳忠林 ① (哈爾濱建筑大學(xué))；柏蔚華；賈永新(大慶市供水公司)

摘要：生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果表明，高錳酸鉀預(yù)處理能有效地去除受污水中多種有機(jī)污染物，降低水的致突變活性，并可顯著地控制氯化消毒副產(chǎn)物，使水的致突變性由陽(yáng)性轉(zhuǎn)變?yōu)殛幮曰蚪咏幮?，水中氯仿和四氯化碳的生成量也有顯著地下降。
關(guān)鍵詞：高錳酸鉀氧化有機(jī)污染質(zhì)；水的致變性；氯仿

1 前言

　　我國(guó)很多水體受到不同程度的污染，檢測(cè)出多種有機(jī)污染物，水的致突變活性多數(shù)呈陽(yáng)性。目前我國(guó)絕大部分水廠仍采用傳統(tǒng)的混凝、沉淀、過(guò)濾和消毒工藝，它主要適于處理未受污染的水，雖然能夠有效地除濁、除色和殺菌，但不能去除水中以溶解狀態(tài)存在的微量有機(jī)污染物，致使一些有害物質(zhì)，特別是致癌、致畸、致突變微量有機(jī)污染物殘留在飲用水中。如何經(jīng)濟(jì)有效地去除受污染水源中的有機(jī)污染物，改善飲用水水質(zhì)已成為目前急需解決的問(wèn)題。
在前期的研究工作中，發(fā)現(xiàn)高錳酸鉀在一定條件下對(duì)水中有機(jī)污染物具有良好的去除作用，并能有效地破壞水中某些氯化消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物質(zhì)，同時(shí)還對(duì)地表水處理具有顯著的助凝作用 [1～4] 。本文以某微污染地表水源為研究對(duì)象，在某水廠進(jìn)行生產(chǎn)性對(duì)比試驗(yàn)研究，對(duì)高錳酸鉀在不同季節(jié)的除污染效能進(jìn)行了系統(tǒng)觀測(cè)。
高錳酸鉀除污染生產(chǎn)試驗(yàn)依托工程為某市的一座

2　試驗(yàn)過(guò)程與方法

　　2.1　依托工程
　　給水處理廠。以附近的水庫(kù)水為水源，由于工業(yè)廢水的排放與農(nóng)田徑流對(duì)水庫(kù)水質(zhì)產(chǎn)生一定程度的影響，是一種典型的微污染飲用水源。
　　該水廠的總供水量為10萬(wàn)m 3 /d，采用的是Ⅰ、Ⅱ兩套平行的常規(guī)給水處理工藝系統(tǒng)，每套供水量為5萬(wàn)m 3 /d。以液體聚合鋁為混凝劑，通過(guò)靜態(tài)混合器、隔板反應(yīng)池、斜板沉淀池、虹吸濾池，最后進(jìn)行氯化消毒。I、Ⅱ兩套系統(tǒng)在設(shè)計(jì)參數(shù)、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)、水力負(fù)荷、原水水質(zhì)、常規(guī)混凝劑(聚合鋁)投量等方面均完全相同，只I系統(tǒng)除投加聚合鋁之外還投加高錳酸鉀，其投加點(diǎn)位于一級(jí)泵站進(jìn)口的管道上。研究目的是在不同季節(jié)對(duì)兩套處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)進(jìn)行比較，以考察高錳酸鉀在水廠生產(chǎn)規(guī)模的應(yīng)用中對(duì)有機(jī)污染物的去除與控制效能。
　　2.2　水質(zhì)分析
　　水中有機(jī)污染物的測(cè)定系采用大孔樹(shù)脂吸附、多種溶劑依次洗脫(用索氏提取器)及用KD濃縮器濃縮等過(guò)程對(duì)水中有機(jī)污染物進(jìn)行富積。抽取有機(jī)濃縮液1mL注入色譜——質(zhì)譜聯(lián)機(jī)對(duì)水中有機(jī)污染物進(jìn)行分析檢測(cè)；并將余下的有機(jī)溶液真空干燥后以二甲基亞砜定容，進(jìn)行Ames毒理試驗(yàn)。所采用的色譜——質(zhì)譜檢測(cè)條件及Ames毒理試驗(yàn)條件與前期的研究工作相同。采用液上空間法測(cè)定水中氯仿和四氯化碳濃度。

3　試驗(yàn)結(jié)果與分析

　　3.1　高錳酸鉀去除有機(jī)污染物及控制氯化副產(chǎn)物的效果
　　表1列出了高錳酸鉀處理系統(tǒng)門(mén)系統(tǒng))與現(xiàn)行的常規(guī)處理工藝系統(tǒng)(Ⅱ系統(tǒng))，對(duì)水中有機(jī)污染物去除效果的對(duì)比結(jié)果。兩套系統(tǒng)所采用的原水水質(zhì)完全相同，因而僅對(duì)濾后與氯化消毒后水質(zhì)進(jìn)行了比較。在生產(chǎn)應(yīng)用中，高錳酸鉀的投加量根據(jù)需要通過(guò)特制的設(shè)備控制在0.5～2mg/L可以看出，高錳酸鉀處理系統(tǒng)濾后水中有機(jī)污染物種類(lèi)與濃度(以ΣRIC計(jì))和水中EPA重點(diǎn)控制的有機(jī)污染物種類(lèi)與濃度，均明顯低于不加高錳酸鉀的對(duì)照系統(tǒng)。水中有機(jī)污染物濃度越高、污染越嚴(yán)重，高錳酸鉀處理效果越顯著，值得注意的是，經(jīng)高錳酸鉀處理過(guò)的水，在氯化消毒過(guò)程中生成的有機(jī)副產(chǎn)物種類(lèi)也有較大幅度地下降，如表1。

　　*以GC-MS重建總離子流質(zhì)量色譜圖的∑RIC計(jì)
　　3.2　高錳酸鉀對(duì)致突變物的去除與控制
　　進(jìn)一步將夏季高錳酸鉀處理與現(xiàn)行常規(guī)給水處理除污染生產(chǎn)性試驗(yàn)的毒理學(xué)檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，在水處理過(guò)程的各個(gè)階段所取的水樣，加S均表現(xiàn)出陰性結(jié)果(試驗(yàn)結(jié)果略)，不加S 9 表現(xiàn)出陽(yáng)性結(jié)果。說(shuō)明該水庫(kù)的原水及在水處理過(guò)程的各階段水中，主要含有直接移碼型和直接堿基置換型致突變物質(zhì)。
　　表2為應(yīng)用TA 98 菌株檢測(cè)的致突變活性結(jié)果。原水水樣的移碼型致突變活性很低，7L水剛接近陽(yáng)性。常規(guī)給水處理工藝系統(tǒng)(Ⅱ系統(tǒng))和高錳酸鉀處理系統(tǒng)(I系統(tǒng))濾后水的致突變活性均有所降低。Ⅱ系統(tǒng)氯化消毒后水的致突變活性明顯增加，3L水已達(dá)到了陽(yáng)性，7L水的誘變指數(shù)高達(dá)5.44，而且具有顯著的劑量——反應(yīng)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R 2 達(dá)0.89，說(shuō)明在氯化消毒過(guò)程中有直接移碼型致突變副產(chǎn)物產(chǎn)生。I系統(tǒng)氯化消毒后仍具有顯著的劑量——反應(yīng)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R 2 為0.98，但水的致突變活性顯著降低，對(duì)于TA 98 菌株7L水仍為陰性，相對(duì)于Ⅱ系統(tǒng)誘變指數(shù)下降67.1%，說(shuō)明高錳酸鉀預(yù)處理可控制后續(xù)氯化消毒過(guò)程中移碼型致突變物質(zhì)的生成。
　　高錳酸鉀處理系統(tǒng)(I系統(tǒng))和現(xiàn)行的常規(guī)給水處理工藝系統(tǒng)(Ⅱ系統(tǒng))對(duì)于水中直接堿基置換型致突變物質(zhì)的影響，菌株采用TA 100 (不加S 9 )。由表2可見(jiàn)，該水庫(kù)原水中含有直接堿基置換型致突變物質(zhì)，具有明顯的劑量——反應(yīng)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R 2 為0.90，5L水即為陽(yáng)性。經(jīng)Ⅱ系統(tǒng)處理后水的致突變活性并沒(méi)有明顯改變，存在著明顯的劑量——反應(yīng)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R 2 為0.99，5L、7L水均為陽(yáng)性。但經(jīng)I系統(tǒng)處理后，5L、7L水都由陽(yáng)性轉(zhuǎn)變?yōu)殛幮?。氯化消毒后，Ⅱ系統(tǒng)3L水已達(dá)到了陽(yáng)性結(jié)果，7L水的誘變指數(shù)已高達(dá)5.33。而I系統(tǒng)3L水的致突變活性已為陰性，5L、7L水的誘變指數(shù)比Ⅱ系統(tǒng)分別下降42%和30%。

　　3.3　高錳酸鉀預(yù)處理對(duì)氯仿和四氯化碳的控制效果
　　氯仿和四氯化碳是我國(guó)目前飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)氯化消毒副產(chǎn)物進(jìn)行控制的兩個(gè)主要指標(biāo)。表3為冬季和次年夏季對(duì)氯化消毒后水中氯仿和四氯化碳的監(jiān)測(cè)結(jié)果，表中所列數(shù)值為三次平行樣的平均值。由表可見(jiàn)，高錳酸鉀處理系統(tǒng)(I系統(tǒng))氯化消毒后水中的氯仿和四氯化碳濃度明顯低于現(xiàn)行的傳統(tǒng)處理工藝(Ⅱ系統(tǒng))。進(jìn)一步說(shuō)明高錳酸鉀預(yù)處理具有控制氧化消毒副產(chǎn)物的作用。

4　結(jié)論

　　生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果表明，現(xiàn)行的傳統(tǒng)給水處理工藝不能有效地去除受污染水中的有機(jī)污染物，反而使之種類(lèi)與濃度有所增加，特別是氯化消毒后增加幅度較明顯，水的致突變活性也有顯著的升高。
　　高錳酸鉀預(yù)處理能有效地去除受污染水中的多種有機(jī)污染物、降低水的致突變活性。此外，還能顯著地控制氯化消毒副產(chǎn)物，使水中有機(jī)污染物的數(shù)量和濃度均有顯著地降低，水的致突變活性由陽(yáng)性轉(zhuǎn)變?yōu)殛幮曰蚪咏幮浴?
高錳酸鉀預(yù)處理可有效地降低后續(xù)氯化消毒過(guò)程中氯仿和四氯化碳的生成量，表明能有效地破壞氯仿和四氯化碳的前驅(qū)物質(zhì)。

5　參考文獻(xiàn)

　　1.馬軍，李圭白，范萃苓，賈永新，“高錳酸鉀的氧化助凝效能研究”，中國(guó)給水排水，8(4)，1992，4-7
　　2.J. Ma,N. Graham, Guibai Li, "Effect of permanganate preoxidation in enhancing the coagulation of surface waters-aboratory case studies".J. Water SRT-qua,46 (1),1-11,1997
　　3.許國(guó)仁，馬軍，陳忠林，李圭白，“高錳酸鉀復(fù)合藥劑助凝生產(chǎn)性試驗(yàn)”，給水排水
　　4.Jun Ma, Guibai Li," Laboratory and full-scale plant studies of permanganate oxidation as an aid in coagulation", Wat. Sci. Tech. ,27(11),1993,47-54
　　作者簡(jiǎn)介:馬軍 教授
　　通訊處:150006 哈爾濱建筑大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院435信箱
　　(收稿日期1997-01-20)
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　　②國(guó)家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目和國(guó)家教委“跨世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃基金”贊助項(xiàng)目。