高錳酸鉀除藻的應(yīng)用與效果

我國(guó)主要以湖泊水或水庫(kù)水為主要飲用水源，工農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生大量的污染物排人河流湖泊，使河流湖泊產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化。尤其在夏季，水中有機(jī)物含量較高，藻類(lèi)大量繁殖更易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。藻類(lèi)較輕，易于漂浮，傳統(tǒng)的沉淀固液分離工藝很難將其去除，也會(huì)影響后續(xù)處理工藝，如造成濾池的堵塞、運(yùn)行周期縮短等問(wèn)題。因此常規(guī)水處理工藝對(duì)于有機(jī)物和藻類(lèi)的去除很難滿(mǎn)足現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749—2006）的水質(zhì)要求。

高錳酸鉀是一種強(qiáng)氧化劑，將它用于水處理中，具有投資小、高效、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，科研工作者將其應(yīng)用于去除飲用水中的微量有機(jī)污染物、水中的致突變物質(zhì)、氯仿前質(zhì)以及預(yù)氧化助凝等，獲得良好效果。

一、藻類(lèi)的危害及去除方法

1.1 藻類(lèi)污染的危害

我國(guó)水環(huán)境污染比較嚴(yán)重，特別是有機(jī)物、氮、磷化合物隨污、廢水排放進(jìn)人湖泊、水庫(kù)，使大部分湖泊、水庫(kù)處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，其危害主要表現(xiàn)在：

（1）藻類(lèi)會(huì)散發(fā)惡臭的氣味，某些藻類(lèi)在一定環(huán)境下產(chǎn)生藻毒素，會(huì)引起腸道疾病，甚至產(chǎn)生“三致”作用；

（2）藻類(lèi)和有機(jī)物是消毒副產(chǎn)物的前體物，在氯消毒過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性較強(qiáng)的三鹵甲烷（THMs）；

（3）藻類(lèi)會(huì)堵塞濾池，增加混凝劑和液氯的消耗，提高成本；

（4）藻類(lèi)穿透濾池進(jìn)人管網(wǎng)，會(huì)作為微生物生長(zhǎng)、繁殖的基質(zhì)，引起管網(wǎng)中的細(xì)菌再生長(zhǎng)造成二次污染；

（5）藻類(lèi)帶負(fù)電，難混凝，而且藻類(lèi)的代謝物會(huì)吸附在膠體顆粒表面，增加其電負(fù)性。

1.2 藻類(lèi)污染的去除方法

根據(jù)原水水質(zhì)情況藻類(lèi)的去除方法一般分為物理法、化學(xué)藥劑法、強(qiáng)化混凝法、生物處理法及組合工藝法，目前常用的有物理法和化學(xué)藥劑法。

1.2.1物理法

藻類(lèi)密度一般較小，其絮體不易沉淀，采用氣浮法可有效除藻。美國(guó)Wachusett水庫(kù)的試驗(yàn)表明，氣浮池的除藻效率高達(dá)99.9%，但是實(shí)際應(yīng)用除藻率很難達(dá)到90%，并且存在藻渣難以處理、臭味重、操作環(huán)境差等缺點(diǎn)。

1.2.2化學(xué)藥劑法

化學(xué)法除藻經(jīng)濟(jì)有效、簡(jiǎn)便易行，常用的除藻劑有氯、二氧化氯、臭氧、高錳酸鉀等。預(yù)氯氧化不能消除由藻類(lèi)產(chǎn)生的臭味，還可能與原水中的有機(jī)物作用生成具有三致作用的三鹵甲烷（THMs）。臭氧是強(qiáng)氧化劑，氧化后不會(huì)產(chǎn)生二次污染，但費(fèi)用較高，臭氧氧化后如不進(jìn)一步處理，會(huì)使出水水質(zhì)降低。李思敏等針對(duì)邯鄲市滏陽(yáng)河水考察了高錳酸鉀氧化對(duì)含藻源水的處理效果，結(jié)果表明：藻類(lèi)去除率高達(dá)95%。

近年來(lái)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的馬軍等人還進(jìn)行了高錳酸鹽復(fù)合藥劑除藻研究，結(jié)果表明兩者均能顯著提高除藻效果，而且見(jiàn)效快、無(wú)殘留毒性、不造成二次污染高錳酸鉀復(fù)合藥劑是在高錳酸鉀基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型、高效的氧化劑，是將高錳酸鉀與某些無(wú)機(jī)鹽復(fù)合而成的，并通過(guò)控制一定的反應(yīng)條件，促進(jìn)高錳酸鉀氧化還原穩(wěn)態(tài)中間產(chǎn)物的形成，從而強(qiáng)化對(duì)有機(jī)物的氧化和吸附等功能。下面主要介紹高錳酸鉀復(fù)合藥劑在含藻水處理中的除藻機(jī)理及應(yīng)用。

二、高錳酸鉀復(fù)合藥劑除藻機(jī)理及應(yīng)用

2.1 錳化合物介紹

錳以化合物形式廣泛分布于自然界中，在自然界中常見(jiàn)的有Mn2+和Mn4+，錳的氧化物主要有氧化錳（MnO）、三氧化二錳（Mn203）、二氧化錳（Mn02）、錳酸酐（Mn03）、高錳酸酐（Mn207），其中前三種不溶于水，高錳酸酐（Mn207）很不穩(wěn)定，在就會(huì)分解。各種氧化態(tài)錳的酸堿性是隨著氧化數(shù)的升高堿性減弱、酸性增強(qiáng)。最重要的錳化合物是高錳酸鉀，常溫下穩(wěn)定，易溶于水，具有強(qiáng)氧化性，已經(jīng)被用作飲用水處理的預(yù)氧化劑，用于飲用水處理的高錳酸鉀產(chǎn)品所含有機(jī)物或無(wú)機(jī)物的數(shù)量不能導(dǎo)致處理后的水影響健康。

2.2 高錳酸鉀復(fù)合藥劑的除藻機(jī)理

高錳酸鉀復(fù)合藥劑（PPC）是以高錳酸鉀作為主劑，多種化學(xué)物質(zhì)為輔劑，通過(guò)特殊工藝復(fù)配而成，其強(qiáng)化混凝主要依靠高錳酸鉀的強(qiáng)氧化作用，同時(shí)復(fù)合劑中的輔劑還能提高主劑高錳酸鉀的凈水效能，李圭白等人進(jìn)行了一系列的研究，并提出了一整套的高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理技術(shù)。

高錳酸鉀復(fù)合藥劑的氧化作用主要體現(xiàn)在：對(duì)水中的藻類(lèi)和微生物具有顯著的抑制作用，使藻類(lèi)運(yùn)動(dòng)失去活性；在高錳酸鹽復(fù)合藥劑氧化作用下，藻類(lèi)和微生物細(xì)胞可以分泌出生化聚合物，這些藻類(lèi)胞外有機(jī)物起到類(lèi)似于陰離子或非離子型聚電解質(zhì)的作用。高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)水中微生物的氧化作用，使微生物釋放出生化聚合物參與混凝過(guò)程，達(dá)到強(qiáng)化混凝的目的。

高錳酸鉀復(fù)合藥劑在氧化水中的有機(jī)物和還原性物質(zhì)時(shí)，能夠產(chǎn)生新生態(tài)的水合二氧化錳，可以吸附溶解于水中的有機(jī)物和膠體顆粒表面有機(jī)涂層上的有機(jī)物，進(jìn)而吸附膠體顆粒、直接作用于膠體顆粒表面吸附膠體。用高分辨掃描電鏡觀察高錳酸鉀對(duì)藻類(lèi)的作用發(fā)現(xiàn)，水合二氧化錳吸附在藻類(lèi)表面，明顯改變了藻類(lèi)的特性，增加了藻類(lèi)的比重，改善了藻類(lèi)的沉降性能，從而有利于沉降和過(guò)濾的去除。新生態(tài)水合二氧化猛的吸附作用可以促進(jìn)和加快絮體的形成和長(zhǎng)大，有利于混凝和后續(xù)工藝對(duì)有機(jī)物和濁度的去除。

2.3 高錳酸鉀及其復(fù)合藥劑在水廠中的應(yīng)用

2.3.1 在賓川某水廠中的應(yīng)用賓川縣某水廠以大銀甸水庫(kù)水為水源，處理規(guī)模1萬(wàn)m3/d，當(dāng)高錳酸鉀投量為0.5mg/L預(yù)氧化處理，對(duì)藻類(lèi)的去除效果見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，預(yù)氧化有利于提髙混凝、過(guò)濾效果，投加高錳酸鉀預(yù)氧化對(duì)藻類(lèi)的去除率達(dá)到53.7%，比常規(guī)處理高32.2%。

2.3.2 在合肥某水廠中的應(yīng)用水廠主要以巢湖水為水源，由于污染導(dǎo)致巢湖水水質(zhì)超過(guò)V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。夏季藻類(lèi)滋生，常規(guī)混凝處理效果較差，水廠采用高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理。監(jiān)測(cè)時(shí)期內(nèi)原水藻類(lèi)平均值在4000萬(wàn)個(gè)/L左右，使用高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理強(qiáng)化混凝，沉后水中藻類(lèi)數(shù)量在400?1000萬(wàn)個(gè)/L波動(dòng)，濾后水藻類(lèi)數(shù)量在200～800萬(wàn)個(gè)/L之間，藻類(lèi)去除率在80%以上。使用高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理可大幅度提高藻類(lèi)在混凝沉淀過(guò)程中的去除率，進(jìn)而提高藻類(lèi)在過(guò)濾單元的去除率。

2.4 高錳酸鹽復(fù)合藥劑在飲用水處理中應(yīng)注意的問(wèn)題。

（1）投加點(diǎn)的選擇一般要求將高錳酸鉀復(fù)合藥劑盡早投入待處理水中，很多水廠將投加點(diǎn)設(shè)在取水頭部，這樣能使氧化過(guò)程充分進(jìn)行，最大程度地去除嗅味、藻類(lèi)等，并發(fā)揮水合二氧化錳的作用，提高絮凝和沉淀效果。

（2）如果不能在取水口處投加高錳酸鉀，至少要保證在快速混合前投加，不要將其與絮凝劑同時(shí)投人水中，否則兩者發(fā)生反應(yīng)，反而降低處理效果。

（3）水處理藥劑的投加順序各種水處理藥劑的投加順序?qū)?qiáng)化、凈化處理至關(guān)重要。在實(shí)際生產(chǎn)中，要求不易混合的藥劑至少保證3～5min的投加間隔時(shí)間。在高錳酸鉀復(fù)合藥劑不能單獨(dú)有效地去除嗅味和色度的情況下，常采取與粉末活性炭聯(lián)用的方法。

（4）使用的安全性使用高錳酸鉀復(fù)合藥劑要注意采取必要的保護(hù)措施，并加強(qiáng)安全教育。高錳酸鉀會(huì)腐蝕鐵質(zhì)管道，一般要求對(duì)鋼管等進(jìn)行涂襯保護(hù)或使用塑料管。

三、展望

在我國(guó)北方高藻地區(qū)，常規(guī)處理工藝去除率有限，高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)氧化可改善藻類(lèi)表面帶電性能，將大分子有機(jī)物氧化為小分子物質(zhì)，而且對(duì)氯消毒的副產(chǎn)物有抑制作用。氧化中產(chǎn)生的新生態(tài)二氧化錳的吸附作用，提高了藻類(lèi)的混凝效果，可有效降低過(guò)濾出水藻類(lèi)數(shù)量。高錳酸鉀復(fù)合藥劑具有高效、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，隨著各類(lèi)水體污染的日益加劇以及新水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)氧化技術(shù)將會(huì)在更多的水廠中得到應(yīng)用。

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