高级氧化技术在给水处理中的应用_张钦库

广西轻工业GUANGXIJOURNALOFLIGHTINDUSTRY资源与环境2009年11月第11期（总第132期）【作者简介】张钦库，男，工学硕士，研究方向：污水处理理论与技术。1前言随着经济的高速发展和生活水平的提高，人们对饮用水的水质要求也随之提高。指标的数量随着时间不断增加，这也表明人们对饮用水的要求是越来越高。面对人们对饮用水水质要求的提高和饮用水水质的变化，使得常规饮用水处理工艺已经显得力不从心[1]。经试验研究和实际生产结果表明，受污染水源水经过常规的混凝、沉淀和过滤工艺只能去除水中20%~30%的有机物，由于溶解性有机物的存在，不利于破坏胶体的稳定性，进而使得常规工艺对原水浊度去除仅为50%~60%，效果不太明显。将高级氧化技术引进到给水处理的领域中，为饮用水的安全提供了保障。2高级氧化技术高级氧化技术是由Glaze等人在1987年提出，它是运用氧化剂、电、光照、催化剂生成的活性极强的自由基（如·OH）来降解有机污染物的技术[2]。它使大分子难降解有机物转变成小分子易降解的物质，甚至可以直接氧化成CO2和H2O，从而达到无害化处理的目的。2.1高锰酸钾高锰酸钾作为水净化剂一般要求尽早投入待处理水中，很多水厂将投加点设在取水头部，这样能使氧化过程充分进行，最大限度的去除嗅味、藻类等，并发挥二氧化锰的凝核作用，提高絮凝和沉淀效果。如果不能在取水口处投加高锰酸钾，至少要保证在快速混合前投加。不要将高锰酸钾和絮凝剂同时投入水中，否则两者发生反应，反而降低处理效果。采用高锰酸钾做预氧化剂能降低消毒副产物的生成。徐景翼等[3]采用高锰酸钾代替液氯，对含藻污染源水进行处理研究，结果表明：利用高锰酸钾预氧化生成的三卤甲烷（THMs）比采用液氯要少的多。Singer等[4]对江水的研究结果表明，投加高锰酸钾与不投加高锰酸钾相比三氯甲烷生成量有显著降低。2.2高锰酸钾复合药剂高锰酸钾复合药剂（PPC）是以高锰酸钾为主的一种复合性药剂，因此高锰酸钾的氧化作用在复合药剂的作用中是不可忽略的。高锰酸钾的氧化中间产物———新生态水和二氧化锰在PPC的作用中起到了一定的作用。新生态水和二氧化锰作为一种中间价态的产物，既具有一定的催化氧化性，同时又由于它在水中的溶解度很小，且具有较大的比表面积，具有一定的吸附性。它具有去除水中有机物、除藻、除臭、除味和强化絮凝等综合净化作用。有研究证明[5]新生态水和二氧化锰的吸附在对有机物的去除中起到一定的作用；PPC具有远远高于单纯高锰酸钾的除污染效果，证明了复合药剂中高锰酸钾和其它组分存在一定的协同强化作用。章琪等[6]采用高锰酸钾复合药剂预处理巢湖为污染原水，结果表明，高锰酸钾复合药剂对有机物、藻类、嗅味、浊度、色度均有良好的去除效果，且可减少絮凝剂的投加量，降低生产成本。2.3臭氧臭氧能使水中的有机物电荷密度降至最低，发挥氧化助凝作用。臭氧氧化对水体有着复杂的影响作用，但这方面的报道也是各持己见。Singer等[7]认为臭氧在m（O3）：m（TOC）=0.4~0.8时，臭氧起助凝的作用，可以提高浊度去除率，且对有机物去除也有促进作用；Reckhow等[8]认为，臭氧预氧化能使有机物UV254、TOC等得到明显去除，但TOC的去除率较UV254略低；但另外一些报道指出，臭氧的作用使得有机物平均相对分子质量降低，导致可由混凝去除的有机物分子数目降低，从而影响有机物总体去除率。如果臭氧氧化后出水不做进一步处理，会产生副产物，主要为有机和无机副产物。有机副产物主要是由水中的一些腐植酸类有机物引起；无机副产物主要是由原水中存在的Br-所引起的，过量的BrO3-会严重影响出水水质。2.4高铁酸盐高铁酸盐是由德国化学和物理学家GeorgStahl于1702年首次发现，19世纪中期开始研究，1841年Fremy首次合成，1893年Grory发表了关于高铁酸盐纯度分析的研究的文章[9]。高铁酸盐在整个pH范围内具有强氧化性，其标准氧化还原电位在酸性条件下为2.2V，在碱性条件下为0.7V[10]。由于高铁酸盐的特殊化学性质，它在水处理过程中将发挥氧化、絮凝、吸附、共沉、除藻、消毒等多功能协同作用，且在水处理过程中不产生任何有毒、有害副产物，故而高铁酸盐在水处理领域吸引了越来越多的研究者的注意。对高铁酸盐的预氧化除藻[11]、减少混凝剂投加量[12]、强化低温低浊度水的混凝[13]、强化生物活性炭（BAC）的除氨氮[14]的作高级氧化技术在给水处理中的应用张钦库，徐何杰，周建华，王晓明，田海涛，陈玉芬，徐建宇（桂林理工大学资源与环境工程系，广西桂林541004）【摘要】人们对饮用水水质要求的提高和水源水污染日益严重，使传统的净水工艺面临严峻的挑战。文章综述了高锰酸钾、高锰酸钾复合剂、臭氧、高铁酸盐、Fenton试剂及