高锰酸盐预氧化技术在我国水处理中的应用_李星

第26卷第4期2009年8月黑龙江大学自然科学学报JOURNALOFNATURALSCIENCEOFHEILONGJIANGUNIVERSITYVol.26No.4August,2009高锰酸盐预氧化技术在我国水处理中的应用李星,赵亮,芦澍,史慧婷,孙敏,赵振宇,李亮(北京工业大学北京市水质科学与水恢复工程重点实验室,北京100124)摘要:通过对高锰酸盐预氧化技术在我国水处理行业中的实际应用情况进行调查研究,发现利用高锰酸盐预氧化分别在强化混凝、改善感官指标、去除无机物、有机物、藻类等方面均取得良好效果。高锰酸盐与活性炭、臭氧联用技术的进一步发展,在强化消毒,突发水污染事件应急中都发挥了很好的作用。采用高锰酸盐预氧化是一项高效实用、经济便捷、具有发展潜力的预处理技术。关键词:高锰酸钾;高锰酸盐复合剂;预氧化;水处理中图分类号:TU991.2文献标志码:A文章编号:1001-7011(2009)04-0490-04收稿日期:2008-11-30基金项目:北京工业大学研究生科技基金资助项目(YKJ-2007-1861)作者简介:李星(1963-),男,教授,博士生导师,主要研究方向:给水处理技术,E-mail:lixing@bjut.edu.cn0引言20世纪80年代,我国开始将高锰酸钾用于饮用水处理,并在90年代开发了高锰酸盐复合剂除污染技术。针对不同水质、地区、流域及重点城市,对该技术的研究及应用情况进行了调查,发现该技术是一种高效、经济的预处理技术。高锰酸盐预氧化技术在我国的七大流域以及太湖、巢湖等均有不同程度的研究和应用,并且在数十个水厂中实践应用。高锰酸盐主要指高锰酸钾及以其为主剂的复合药剂(PPC)。高锰酸盐复合药剂主要是基于高锰酸钾发展的一种高效的氧化剂,通过控制高锰酸钾与某些无机盐复合过程中一定的反应条件,从而促进高锰酸钾氧化还原稳态的中间产物形成,强化了复合药剂对有机物的氧化、催化和吸附等功能[1]。在水处理中应用高锰酸盐预氧化技术拥有很多优良特性,促进了安全饮用水保障技术进一步发展。1高锰酸盐的优良特性高锰酸盐常温下稳定,易溶于水。在酸性溶液中,MnO-4具有强氧化性,其标准氧化还原电位E0=1.51V。高锰酸盐应用于水处理具有使用方便、价格低、处理效果好等特点:1)高锰酸盐是固体,可进行长距离的运输和贮存;2)高锰酸盐及中间产物二氧化锰不具有毒害作用,而且其能够在后续的混凝、沉淀、过滤等处理工艺有效去除;3)溶解投加与固体投加类似,投加方式简便并且能自动控制其准确投加量;4)高锰酸盐易于制备,价格低廉,投加量小;5)采用高锰酸盐处理水中污染物不必改变常规水处理工艺,只需在投加常规混凝剂之前或同时投加高锰酸盐即可,操作简单易行。2高锰酸盐预氧化技术的应用现状2.1强化混凝除浊高锰酸盐预氧化是提高混凝工艺去除浊度的有效途径之一,其良好的助凝作用能明显改善混凝沉淀后的水质。有研究[2]分别使用PAC和硫酸铝作为混凝剂进行混凝实验,并与应用PPC预处理的强化混凝实验进行对比,其结论显示PPC对硫酸铝和PAC混凝处理均有良好的强化效果。调查发现,高锰酸盐在对松花江[3]、黄河[4]、黄浦江[5]、湘江[6]以及巢湖[7]等南北方水系及湖库水都有良好的助凝和除浊作用。DOI:10.13482/j.issn1001-7011.2009.04.021李圭白[8]等提出其强化混凝除浊机理:高锰酸钾及其复合剂通过氧化作用破坏胶体表面的有机涂层,使其负电性降低,水化作用减弱,增加了混凝剂对胶体的电中和作用,并且还可引发潜在的微絮凝;高锰酸钾氧化生成的新生态水合二氧化锰在天然水中等电点pH值为2～3,在天然水中发生脱质子反应,表面带负电荷,不能对水中带负电荷的胶体颗粒起电中和和脱稳作用,但能形成较大分子聚合物,具有较长的分子链;新生态二氧化锰具有表面配位性;新生态二氧化锰具有巨大的比表面积,有很强的吸附作用,新生二氧化锰能在水中迅速形成较大分子聚合物,通过表面配位或其他化学作用以及吸附作用与水中带负电的胶体颗粒表面结合,并在胶体颗粒之间起架桥作用,使水中胶体颗粒相互结合在一起,从而显著强化了铁(铝)盐的混凝作用,最终生成大的絮体或发生共沉淀,达到强化混凝除浊的目的。2.2去除色度和臭味如何降低出厂水的色和味进一步提高供水水质是目前众多水厂所面临的难题。高锰酸盐可强化对色度的去除作用,节省混凝剂,而且不受pH值的影响,有效地解决了常规水处理过程中除浊、除色对pH值要求的矛盾。高锰酸盐能够氧化水中大部分致臭有机物及藻类等物质,一般高锰酸钾的投加量在0.5～2.0mg·L-1即可足够去除水中臭味。陈忠林等[9]研究表明PPC复合药剂处理对臭味、色度等具有非常优良的去除效果,处理后水质完全达到国家生活饮用水卫生标准。2.3高锰酸盐去除无机