陳忠林1，王東田1，李圭白1，呂啟忠2，羅建強(qiáng)2，楊長(zhǎng)青2
（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150090；2.鄭州市自來水總公司，河南 鄭州 450007） 摘要：比較研究了高錳酸鉀復(fù)合藥劑(PPC)、粉末活性炭(PAC)和過氧化氫(H2O2)在不同處理工藝條件下去除水中由藻類引起的魚腥臭的效果。結(jié)果表明，PPC的除臭效果最好，除臭效率優(yōu)劣順序?yàn)椋篜PC＞PAC＞H2O2。最后重點(diǎn)探討了PPC去除飲用水中魚腥臭的效能與機(jī)理。
關(guān)鍵詞：飲用水；除臭；高錳酸鉀復(fù)合藥劑
中圖分類號(hào)：TU991.27
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
文章編號(hào)：1000-4602(2000)11-0058-03 1 試驗(yàn)過程 1.1 試驗(yàn)水廠概況
鄭州市自來水公司B水廠以黃河水為水源，于黃河南岸取水入22.54×104m3沉砂池，經(jīng)泵站抽入355×104 m3蓄水池，再經(jīng)12.8km輸水管線進(jìn)入水廠，經(jīng)常規(guī)混凝、沉淀、過濾、加氯消毒工藝處理后出廠。每逢冬春之交，出水魚腥臭味時(shí)有暴發(fā)，加熱或燒開后魚腥臭味加重。經(jīng)檢驗(yàn)出廠水指標(biāo)除臭味外均符合國(guó)家生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 試驗(yàn)方法
試驗(yàn)采用六級(jí)臭味強(qiáng)度法對(duì)水樣進(jìn)行臭味測(cè)定。先由一人對(duì)系列水樣的臭味強(qiáng)度大小進(jìn)行比較，得出各水樣的第一組臭味強(qiáng)度，再由另一人進(jìn)行比較得出另一組臭味強(qiáng)度，兩人判定結(jié)果一致則有效，若有爭(zhēng)議則重復(fù)比較至得出一致結(jié)論。 2 試驗(yàn)結(jié)果與討論 2.1 進(jìn)水水質(zhì)調(diào)查
為確定出水中魚腥臭味突然加劇的根本原因，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行了調(diào)查。表1中列出了出水臭味加劇過程中進(jìn)水水質(zhì)變化趨勢(shì)。
由表1看出，此期間進(jìn)水中總鐵、氨氮、耗氧量、藻類均呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，而所監(jiān)測(cè)的其他指標(biāo)均較平穩(wěn)，無明顯變化。從各指標(biāo)增長(zhǎng)幅度看，藻類增長(zhǎng)36.6倍，總鐵增長(zhǎng)3.5倍，氨氮增長(zhǎng)2.0倍，耗氧量增長(zhǎng)1.8倍，由此推斷，藻類急劇繁殖是突然暴發(fā)魚腥臭的主要原因。 表1 出水臭味加劇過程中進(jìn)水水質(zhì)變化監(jiān)測(cè)結(jié)果| 日期 | 1 | 8 | 15 | 20 | 23 | 26 | 30 | | 濁度(NTU) | 16 | 16 | 18 | 28 | 18 | 16 | 10 | | 溫度(℃) | 4 | 4 | 4 | 5 | 6 | 6 | 5 | | 色度(倍) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | | 肉眼可見物 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | | pH | 8.09 | 8.10 | 8.12 | 8.10 | 8.10 | 8.11 | 8.13 | | 總堿度(mg/L) | 180 | 180 | 175 | 185 | 190 | 185 | 195 | | 氯化物(mg/L) | 94.0 | 94.0 | 94.0 | 92.8 | 90.2 | 95.0 | 102 | | 總硬度(mg/L) | 290.0 | 282.5 | 282.5 | 292.5 | 310.0 | 290.0 | 297.5 | | 鈣(mg/L) | 67 | 66 | 64 | 66 | 73 | 64 | 68 | | 總鎂(mg/L) | 29.79 | 28.58 | 29.79 | 31.01 | 31.01 | 31.62 | 31.01 | | 總鐵(mg/L) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.4 | 0.4 | 0.6 | 0.6 | | 氨氮(mg/L) | 0.6 | 0.4 | 0.4 | 0.6 | 0.6 | 1.20 | 1.2 | | 亞硝酸鹽氮(mg/L) | 0.04 | 0.02 | 0.03 | 0.04 | 0.04 | 0.05 | 0.05 | | 硝酸鹽氮(mg/L) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.6 | | 耗氧量(mg/L) | 3.63 | 3.94 | 3.70 | 5.07 | 6.40 | 5.20 | 5.20 | | 總錳(mg/L) | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 藻類
(104個(gè)/L) | 22.4 | 44.8 | 151.2 | 124.8 | 390.4 | 819.6 | 723.2 | 為了解從黃河取水口經(jīng)沉砂池、蓄水池到進(jìn)廠之間藻類變化情況，多次取相關(guān)水樣進(jìn)行藻類測(cè)定，結(jié)果見圖1。 
圖1表明，黃河水的藻類數(shù)量并不高，經(jīng)過沉砂池停留后有所上升，比黃河水增加1.3～13.4倍，而經(jīng)過蓄水池后藻類數(shù)量進(jìn)一步繁殖，蓄水池比沉砂池又增加0.4～57.3倍。在從蓄水池到水廠的輸水管線中，藻類增減幅度不大，在-2%～40%之間。由此可見，藻類是在沉砂池和蓄水池中大量繁殖的。
2.2 水中魚腥臭產(chǎn)生的機(jī)理
模擬常規(guī)處理工藝，對(duì)“進(jìn)水→混凝沉淀→過濾→加氯消毒”試驗(yàn)流程中各水樣進(jìn)行了臭味測(cè)定，結(jié)果表明，進(jìn)水中不存在魚腥臭，混凝沉淀后水和濾后水也未產(chǎn)生魚腥臭，而加氯消毒后的出水水樣魚腥臭很明顯。由此推斷，水中魚腥臭的產(chǎn)生方式是：水中藻類或其代謝物經(jīng)過常規(guī)處理后未能全部去除，仍有很大一部分穿透濾池進(jìn)入清水池，在清水池加氯消毒過程中，藻類被殺死后尸體產(chǎn)生具有魚腥臭味的物質(zhì)，或是氯與藻類的某些代謝產(chǎn)物化合產(chǎn)生具有魚腥臭味的物質(zhì)。根據(jù)以上推斷，模擬預(yù)氯化工藝進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)各處理后水樣進(jìn)行臭味強(qiáng)度對(duì)比測(cè)定，結(jié)果同上。
對(duì)清水池中藻類進(jìn)行的測(cè)定結(jié)果表明，清水池中藻類增加，出水中臭味加劇，與進(jìn)水中藻類增殖趨勢(shì)一致，且水中硅藻通常占總藻數(shù)的80%～90%，最高達(dá)88.9%。據(jù)文獻(xiàn)［2］所述，硅藻門中的星桿硅藻、平板硅藻、針桿硅藻等均產(chǎn)生魚腥臭。圖2是進(jìn)水中藻類劇增和出水中魚腥臭味加劇過程中硅藻所占百分比的變化曲線，硅藻百分比劇增的趨勢(shì)與進(jìn)水藻類增殖、清水池藻類增加和出水中臭味加劇的趨勢(shì)一致，進(jìn)一步說明出水中魚腥臭味與進(jìn)水中藻類有直接關(guān)系。 
另經(jīng)考察，不同過濾條件下水的濁度范圍在6.5～0.1NTU之間，其魚腥臭味沒有差異，即水的濁度與水的魚腥臭味沒有明顯相關(guān)性，說明臭味物質(zhì)在水中有很好的均勻分散性且不依附于水中濁質(zhì)顆粒。
2.3 除臭工藝效能比較
首先取魚腥臭較大的清水池水樣進(jìn)行試驗(yàn)，直接將PPC、H2O2、PAC等加入臭味水中，考察其除臭效能。用3個(gè)1000mL燒杯取1L有魚腥臭的水樣，分別加入預(yù)先用無臭水配制好的H2O210mg、PAC10mg、PPC1mg，用多聯(lián)攪拌器快攪(300r/min)30s混勻，慢攪(30～60r/min)反應(yīng)20min，靜置20min后取上清液測(cè)定臭味，重復(fù)數(shù)次。結(jié)果表明，投加10mg/L H2O2幾乎沒有去除魚腥臭的效果，投加10 mg/LPAC的效果較明顯，使魚腥臭由4～5級(jí)降到1～2級(jí)；投加PPC效果最佳，幾乎可完全消除水中魚腥臭味。幾種藥劑直接去除清水池水樣中魚腥臭的優(yōu)劣順序?yàn)椋篜PC＞PAC＞H2O2。以上試驗(yàn)探討了幾種藥劑的除臭效能。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在清水池之后處理魚腥臭味則需要投資建設(shè)后續(xù)處理單元，是不經(jīng)濟(jì)合理的。因此，處理對(duì)策應(yīng)該與水廠現(xiàn)有常規(guī)處理工藝結(jié)合起來，把魚腥臭味消除在濾池以前或清水池加氯消毒以前。
模擬“進(jìn)水→預(yù)氯化→混凝沉淀→過濾→加氯消毒→管網(wǎng)”處理工藝，即進(jìn)水先加1～2mg/L的氯進(jìn)行預(yù)氯化，然后投加混凝劑聚合氯化鋁7.5mg/L，再分別投加H2O210mg/L、PAC10mg/L、PPC1mg/L，經(jīng)混凝沉淀、過濾，再加氯消毒，然后測(cè)定消毒后水的臭味。結(jié)果表明，常規(guī)處理后魚腥臭味為3～4級(jí)，投加H2O2后魚腥臭味為2～3級(jí)，投加PAC后魚腥臭味為1～2級(jí)，投加PPC后魚腥臭味為0級(jí)。由此可見，采用預(yù)氯化及各種藥劑處理控制水中魚腥臭味的優(yōu)劣順序?yàn)椋篜PC＞PAC＞H2O2＞常規(guī)處理。各種藥劑去除魚腥臭的規(guī)律與采用清水池水樣試驗(yàn)結(jié)果一致，PPC去除水中魚腥臭的效果最好。
為了進(jìn)一步比較幾種處理方法的除臭效能，模擬常規(guī)處理工藝進(jìn)行了比較研究。即進(jìn)水投加7.5mg/L聚合氯化鋁，再分別投加H2O210mg/L、PAC10mg/L、PPC1mg/L，經(jīng)過混凝沉淀、過濾、加氯消毒，再對(duì)消毒后水進(jìn)行臭味測(cè)定。多次平行試驗(yàn)的結(jié)果表明，常規(guī)處理后水樣魚腥臭味仍為3～4級(jí)，采用H2O2、PAC處理后水樣的魚腥臭味也為3～4級(jí)，而采用PPC處理后水樣魚腥臭味為0～1級(jí)，可見PPC具有很好的除臭效果。幾種藥劑除臭效果優(yōu)劣順序?yàn)镻PC＞PAC≈H2O2≈常規(guī)處理。
綜上所述，無論預(yù)氯化與否，采用PPC處理是唯一有效的除臭方案。
2.4 PPC除臭效能
根據(jù)以上研究結(jié)論，確定采用PPC對(duì)B水廠進(jìn)水進(jìn)行除臭處理。因此，重點(diǎn)比較了水廠常規(guī)處理(預(yù)加氯2mg/L，聚合氯化鋁7.5mg/L)和高錳酸鉀復(fù)合藥劑處理(預(yù)加氯2mg/L，聚合氯化鋁7.5mg/L，PPC1～2mg/L)兩種工藝。圖3給出的是常規(guī)處理和投加不同劑量PPC處理時(shí)加氯消毒后水魚腥臭味強(qiáng)度的多次測(cè)定結(jié)果。 
由圖3可以看出，PPC投加量在1～2mg/L即可控制出水魚腥臭味在0～1級(jí)，達(dá)到可飲用標(biāo)準(zhǔn)。這一結(jié)果表明，采用PPC控制B水廠出水中魚腥臭味是可行的。
2.5 PPC除臭機(jī)理探討
由于臭味是由水中藻類及其代謝物產(chǎn)生的，水中臭味來源于藻類胞外有機(jī)物，而藻類主要通過被動(dòng)釋放和自體分解這兩種方式向水中傳遞臭味物質(zhì)，使處理后水中產(chǎn)生魚腥臭味。PPC各組分間的協(xié)同作用是其具有顯著除臭效果的關(guān)鍵，PPC對(duì)藻類代謝臭味物質(zhì)的氧化作用和PPC被還原后產(chǎn)生的中間產(chǎn)物如水合二氧化錳等的吸附作用對(duì)魚腥臭味的去除有主要貢獻(xiàn)。水中臭味物質(zhì)是微量的且有很好的均勻分散性，PPC溶解投加到水中后也有很好的均勻分散性，可以對(duì)水中微量臭味物質(zhì)進(jìn)行充分的氧化或吸附去除，因此除臭效果顯著。 3 結(jié)論 B水廠出水中的魚腥臭味是由藻類及其代謝物產(chǎn)生的；用H2O2、PAC和PPC對(duì)進(jìn)水處理的結(jié)果表明，PPC的除臭效果最好，H2O2的除臭效果最差，PAC的除臭效果介于二者之間；PPC的除臭機(jī)理是：PPC溶解投加到水中后有很好的均勻分散性，可以對(duì)水中均勻分散的微量臭味物質(zhì)進(jìn)行充分的氧化或吸附去除，PPC各組分間的協(xié)同作用是其具有顯著除臭效果的關(guān)鍵。 參考文獻(xiàn)：
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收稿日期：2000-03-20 | 
