陳忠林 李圭白 楊艷玲 余敏

　　摘 要：通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小型實(shí)驗(yàn)，考察了高錳酸鹽復(fù)合藥劑（PPC）處理技術(shù)對(duì)嗅味污染水源水中嗅味、鐵、錳、色度、濁度、有機(jī)物等的綜合處理效能，與傳統(tǒng)常規(guī)聚合鋁混凝處理相比，高錳酸鹽復(fù)合藥劑處理具有優(yōu)良的除嗅味、除鐵、除錳、除色、除濁及除有機(jī)物功能，是一種經(jīng)濟(jì)高效的水處理技術(shù)。
　　關(guān)鍵詞：飲用水；水污染；除嗅味；高錳酸鹽；復(fù)合藥劑

Laboratory test for treatment of odor polluted source water by permanganate composite chemicals
CHEN Zhong-lin, LI Gui-bai, YANG Yan-ling, YU Min

　　Abstract Laboratory tests of permanganate composite chemicals(PPC) treatment were carried out to investigate the removal effects on odor, Fe, Mn, color, trubidity and organics of polluted source water. The results showed that permanganate composite chemicals (PPC)were more efficient than the conventional treatment of polyaluminumchloride (PAC) and especially effective on odor removal.
　　Keywords drinking water; water pollution; odor removal; permanganate; composite chemicals

　　前期研究結(jié)果[1]表明，高錳酸鹽復(fù)合藥劑PPO可顯著強(qiáng)化受污染松花江水低溫低濁時(shí)期的混凝處理效果，改善處理后水質(zhì)，降低制水成本。在前期研究工作的基礎(chǔ)上，作者進(jìn)一步優(yōu)化出具有優(yōu)良除嗅味效能的高錳酸鹽復(fù)合藥劑PPC，以位于松花江哈爾濱江段下游的受嗅味污染水源為研究對(duì)象，考察了PPC的除嗅味效果及其它凈水效能。

1．試驗(yàn)過(guò)程

1.1 水廠概況
　　某氣化廠供水分廠承擔(dān)著全廠生產(chǎn)用水和生活用水以及周圍地區(qū)居民生活用水供水任務(wù)，由于作為水廠水源的松花江水近年來(lái)污染加劇，水廠取水口位于松花江哈爾濱江段下游，污染更為嚴(yán)重，每逢冬季冰封期，原水水質(zhì)嚴(yán)重惡化，水廠現(xiàn)行處理工藝處理后的出廠水不能完全達(dá)到國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)：1.嗅味大。冬季冰封期，出廠水腥嗅味通常為2~3級(jí)，有時(shí)高達(dá)4~5級(jí)，燒開(kāi)后嗅味更為強(qiáng)烈，使人產(chǎn)生厭惡感，這主要是原水中污染物引起的，而現(xiàn)行的處理工藝和方法不能很好地去除這些嗅味污染物。2.鐵濃度高。冬季的出廠水中鐵含量超過(guò)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)數(shù)倍至十倍。原水中鐵濃度很高，經(jīng)現(xiàn)行處理工藝處理不能使原水中的鐵得到有效去除。3.錳含量超標(biāo)。冬季出廠水中錳含量超出生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)濃度數(shù)倍至十幾倍，主要是原水中含錳量較高，而現(xiàn)行處理工藝對(duì)原水中所含的錳去除效果很差。4.色度高。出廠水的色度超過(guò)國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。色度主要是由水中有機(jī)物、鐵、錳等構(gòu)成，由于現(xiàn)行處理工藝對(duì)有機(jī)物、鐵、錳的去除效果均很差，因此，出廠水的色度較高。5.濁度較高。冬季低溫低濁時(shí)期水的混凝處理長(zhǎng)期以來(lái)就是一個(gè)難題，加之水中有機(jī)污染物對(duì)膠體濁質(zhì)的保護(hù)作用，使混凝效果下降，因此，出廠水的濁度一般都在5度左右。
1.2 儀器試劑與試驗(yàn)方法
　　儀器：電磁攪拌器；六聯(lián)定時(shí)變速混凝攪拌器；美國(guó)HACH 2100A型濁度計(jì)；美國(guó)PE-703型原子吸收儀。
　　藥劑：1. 液體堿式氯化鋁（PAC），依蘭縣凈水劑廠生產(chǎn)，Al2O3含量為18.8%；2. 高錳酸鹽復(fù)合藥劑（PPC），自制配成一定濃度的溶液使用。
　　試驗(yàn)方法：于現(xiàn)場(chǎng)取進(jìn)廠原水、水廠出廠水進(jìn)行模擬處理試驗(yàn)。試驗(yàn)中水樣嗅味采用六級(jí)嗅味強(qiáng)度法進(jìn)行量化描述，即：0級(jí)表示無(wú)任何氣味，1級(jí)表示嗅味微弱，一般飲用者難于察覺(jué)，嗅覺(jué)敏感者可以察覺(jué)，2級(jí)表示嗅味弱，一般飲用者剛能察覺(jué)，3級(jí)表示嗅味明顯，已能明顯察覺(jué)，不加處理不能飲用，4級(jí)表示嗅味強(qiáng)，有很明顯的嗅味，5級(jí)表示嗅味很強(qiáng)，有強(qiáng)烈的惡臭。

2．試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 原水水質(zhì)調(diào)查
　　由于出廠水存在以上水質(zhì)問(wèn)題，為研究處理對(duì)策，對(duì)進(jìn)廠原水進(jìn)行了水質(zhì)分析，結(jié)果見(jiàn)表1。由表中數(shù)據(jù)可知，進(jìn)廠原水的嗅味較大，高錳酸鹽指數(shù)和氨氮均較高，同時(shí)檢出了揮發(fā)酚，表明有機(jī)污染較重，此外，原水中鐵、錳濃度也較高。

表1 冬季污染加劇時(shí)期進(jìn)廠原水水質(zhì)分析結(jié)果

檢驗(yàn)項(xiàng)目

結(jié)果

檢驗(yàn)項(xiàng)目

結(jié)果

檢驗(yàn)項(xiàng)目

結(jié)果

檢驗(yàn)項(xiàng)目

結(jié) 果

濁度

7NTU

氯化物

14mg/L

錳

0.58mg/L

鋁

0.043mg/L

色度

34度

氟化物

0.4mg/L

鉀

2.30mg/L

汞

＜0.05μg/L

嗅和味

3級(jí)

硫酸鹽

20mg/L

鈉

20.0mg/L

電導(dǎo)率

234μs/cm

肉眼可見(jiàn)物

黃濁

磷酸鹽

0.16mg/L

鋅

＜0.05mg/L

總有機(jī)碳

12mg/L

pH值

7.0

陰離子洗滌劑

＜0.1mg/L

銅

＜0.002mg/L

氯仿

＜10μg/L

總堿度

122mg/L

氰化物

＜0.002mg/L

總鉻

＜0.004mg/L

四氯化碳

＜1μg/L

高錳酸鹽指數(shù)

7.41mg/L

揮發(fā)酚

0.0024mg/L

銀

＜0.002mg/L

滴滴涕

＜0.01μg/L

氨氮

2.6mg/L

總硬度

92mg/L

鎘

＜0.002mg/L

六六六

＜0.004 μg/L

亞硝酸鹽氮

＜0.001mg/L

鈣

27.26mg/L

鉛

＜0.002mg/L

　 　

硝酸鹽氮

0.04mg/L

鎂

5.84mg/L

砷

＜0.002mg/L

　 　

溶解性總固體

224mg/L

總鐵

1.1mg/L

硒

＜0.002mg/L

　 　

2.2 嗅味產(chǎn)生機(jī)制
　　經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，進(jìn)廠原水為酸臭嗅味，而經(jīng)過(guò)加氯處理后的出廠水為腥臭嗅味，即嗅味在加氯處理過(guò)程中發(fā)生了轉(zhuǎn)化，可以推斷進(jìn)廠原水中的嗅味污染物與氯發(fā)生了化學(xué)作用，產(chǎn)生了另一腥臭嗅味的污染物。
2.3 高錳酸鹽復(fù)合藥劑凈水效能
　　試驗(yàn)中模擬“進(jìn)廠原水→混凝→沉淀→過(guò)濾→加氯消毒”處理工藝，用PAC混凝，PPC復(fù)合藥劑處理，所得對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果分別討論如下。
2.3.1 PPC復(fù)合藥劑對(duì)嗅味的去除效果
　　圖1為試驗(yàn)期間對(duì)原水、PAC處理濾后水、PPC和PAC處理濾后水三種水樣，在室溫（15℃）和加熱沸騰情況下，用六級(jí)嗅味強(qiáng)度法測(cè)定的嗅味結(jié)果。原水在室溫下的嗅味強(qiáng)度為1級(jí)，加熱沸騰后嗅味強(qiáng)度達(dá)到4級(jí)，單用PAC處理的濾后水在室溫下嗅味強(qiáng)度為2級(jí)，加熱沸騰后嗅味強(qiáng)度也達(dá)到4級(jí)，采用PPC和PAC處理的濾后水，在室溫下嗅味強(qiáng)度為0級(jí)，達(dá)到了國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，即使加熱沸騰后，其嗅味強(qiáng)度也才達(dá)到1級(jí)。試驗(yàn)結(jié)果表明，PPC復(fù)合藥劑對(duì)嗅味的去除效果是顯著的。

2.3.2 PPC復(fù)合藥劑對(duì)鐵、錳的去除效果
　　圖2中給出了固定PAC投量為119mg/L，PPC復(fù)合藥劑不同投量時(shí)濾后水中殘余鐵的濃度。結(jié)果表明，單獨(dú)投加PAC混凝處理時(shí)，濾后水中鐵含量為0.9mg/L，是國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定濃度的3倍，而當(dāng)投加1mg/L PPC復(fù)合藥劑和119mg/L PAC處理時(shí)，濾后水中鐵含量為0.25mg/L，已經(jīng)符合國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。增加PPC復(fù)合藥劑的投量可使濾后水的鐵含量進(jìn)一步降低，PPC復(fù)合藥劑對(duì)鐵有很好的去除效果。圖2中還給出了PPC復(fù)合藥劑不同投量時(shí)濾后水中殘余錳的濃度變化情況。單獨(dú)投加PAC混凝處理時(shí)，濾后水中錳濃度為0.52mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的濃度0.1mg/L，當(dāng)投加PPC復(fù)合藥劑處理時(shí)，濾后水中錳含量隨著PPC投量的增加而逐漸降低，當(dāng)PPC投量為4mg/L時(shí)，濾后水中錳含量達(dá)到0.01mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的濃度，由此可見(jiàn)，PPC復(fù)合藥劑的除錳效果也是非常顯著的。

2.3.3 PPC復(fù)合藥劑對(duì)有機(jī)物的去除效果
　　試驗(yàn)中，測(cè)定了高錳酸鹽指數(shù)這一衡量水中有機(jī)物的指標(biāo)，如圖3所示。結(jié)果表明，單獨(dú)用PAC處理時(shí)，濾后水的高錳酸鹽指數(shù)為4.24mg/L，去除率為42.78%，采用最佳投量的PPC復(fù)合藥劑處理時(shí)，濾后水的高錳酸鹽指數(shù)為3.56mg/L，去除率為51.96%，提高了9.18%。由此可以得出結(jié)論，高錳酸鹽復(fù)合藥劑PPC處理可提高有機(jī)物的去除率。
2.3.4 PPC復(fù)合藥劑對(duì)色度的去除效果
　　由于水中的色度主要是由鐵、錳和有機(jī)污染物等引起的，而PPC 復(fù)合藥劑對(duì)鐵、錳和有機(jī)污染物均有很好的去除效果，因此，經(jīng)PPCA 復(fù)合藥劑處理后的水色度也很低。原水色度為34度時(shí)，單一PAC處理的濾后水色度為26度，不能達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，色度去除率僅為23.5%，而采用PPC和PAC處理的濾后水，色度為7度，完全符合國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，色度去除率提高到79.4%，提高了55.9%。

2.3.5 PPC復(fù)合藥劑對(duì)PAC混凝效果的影響
　　混凝效果的好壞，直接影響沉淀池出水的濁度，影響后續(xù)處理單元的處理效果。圖4給出了在固定PAC投量為119mg/L時(shí)，PPC復(fù)合藥劑不同投加量對(duì)沉淀后水濁度的影響規(guī)律。由圖可以看出，如果PPC復(fù)合藥劑投加量為0mg/L，即單獨(dú)使用PAC混凝，沉淀后水濁度為7.3NTU，投加1mg/L PPC處理后，沉淀后水濁度下降為5.1NTU，下降了2.2NTU。隨著PPC復(fù)合藥劑投量的增加，沉淀后水濁度逐漸下降。結(jié)果表明，PPC復(fù)合藥劑可顯著提高混凝效果，有利于混凝除濁。

　　圖4中還給出了濾后水的濁度變化情況，投加PPC復(fù)合藥劑處理的濾后水濁度比單獨(dú)使用PAC混凝的濾后水濁度有所降低。

3．結(jié)論

　　由以上試驗(yàn)結(jié)果可得到如下結(jié)論：針對(duì)該氣化廠原水水質(zhì)情況，供水分廠現(xiàn)行的常規(guī)傳統(tǒng)處理工藝技術(shù)對(duì)嗅味、鐵、錳、色度等的去除效果很差，而采用PPC 復(fù)合藥劑處理則對(duì)嗅味、鐵、錳、色度等具有非常優(yōu)良的去除效果，處理后水質(zhì)完全達(dá)到國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，而且PPC復(fù)合藥劑還具有強(qiáng)化混凝效果，降低沉淀后、濾后水濁度，去除有機(jī)污染物等作用。
　　高錳酸鹽復(fù)合藥劑PPC具有顯著的除嗅味效果，顯示了良好的應(yīng)用前景，其除嗅味機(jī)理有待進(jìn)行更深入的理論研究。

參考文獻(xiàn)：

　　[1] 陳忠林，馬軍，王東田。松花江水低溫低濁時(shí)期的強(qiáng)化混凝生產(chǎn)性試驗(yàn)[J]。哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，1996（5）：73-77。

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陳忠林簡(jiǎn)歷

　　陳忠林（1967-），男，工學(xué)博士，1987年畢業(yè)于蘭州大學(xué)化學(xué)系獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位， 1990年于蘭州大學(xué)化學(xué)系獲理學(xué)碩士學(xué)位，1993年從師于李圭白教授從事給水處理研究，1997年畢業(yè)獲工學(xué)博士學(xué)位，畢業(yè)論文題目“高錳酸鉀復(fù)合藥劑強(qiáng)化混凝除濁除臭研究”， 2000至2001年在中科院生態(tài)環(huán)境研究中心湯鴻霄院士指導(dǎo)下做博士后研究工作，現(xiàn)為哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院副教授，從事水的化學(xué)氧化除污染、高級(jí)氧化處理工藝、水質(zhì)分析與檢測(cè)等研究工作。