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高錳酸鉀除藻的應用與效果

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發表時間:2020-07-08 16:03來源:山東建筑大學

我國主要以湖泊水或水庫水為主要飲用水源,工農業發展過程中產生大量的污染物排人河流湖泊,使河流湖泊產生富營養化。尤其在夏季,水中有機物含量較高,藻類大量繁殖更易發生富營養化現象。藻類較輕,易于漂浮,傳統的沉淀固液分離工藝很難將其去除,也會影響后續處理工藝,如造成濾池的堵塞、運行周期縮短等問題。因此常規水處理工藝對于有機物和藻類的去除很難滿足現行《生活飲用水衛生標準》(GB5749—2006)的水質要求。

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

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一、藻類的危害及去除方

1.1 藻類污染的危

我國水環境污染比較嚴重,特別是有機物、氮、磷化合物隨污、廢水排放進人湖泊、水庫,使大部分湖泊、水庫處于富營養狀態,其危害主要表現在:

(1)藻類會散發惡臭的氣味,某些藻類在一定環境下產生藻毒素,會引起腸道疾病,甚至產生“三致”作用;

(2)藻類和有機物是消毒副產物的前體物,在氯消毒過程中,會產生揮發性較強的三鹵甲烷(THMs);

(3)藻類會堵塞濾池,增加混凝劑和液氯的消耗,提高成本;

(4)藻類穿透濾池進人管網,會作為微生物生長、繁殖的基質,引起管網中的細菌再生長造成二次污染;

(5)藻類帶負電,難混凝,而且藻類的代謝物會吸附在膠體顆粒表面,增加其電負性。

1.2 藻類污染的去除方

根據原水水質情況藻類的去除方法一般分為物理法、化學藥劑法、強化混凝法、生物處理法及組合工藝法,目前常用的有物理法和化學藥劑法。

1.2.1物理法

藻類密度一般較小,其絮體不易沉淀,采用氣浮法可有效除藻。美國Wachusett水庫的試驗表明,氣浮池的除藻效率高達99.9%,但是實際應用除藻率很難達到90%,并且存在藻渣難以處理、臭味重、操作環境差等缺點。

1.2.2化學藥劑法

化學法除藻經濟有效、簡便易行,常用的除藻劑有氯、二氧化氯、臭氧、高錳酸鉀等。預氯氧化不能消除由藻類產生的臭味,還可能與原水中的有機物作用生成具有三致作用的三鹵甲烷(THMs)。臭氧是強氧化劑,氧化后不會產生二次污染,但費用較高,臭氧氧化后如不進一步處理,會使出水水質降低。李思敏等針對邯鄲市滏陽河水考察了高錳酸鉀氧化對含藻源水的處理效果,結果表明:藻類去除率高達95%。

近年來,哈爾濱工業大學的馬軍等人還進行了高錳酸鹽復合藥劑除藻研究,結果表明兩者均能顯著提高除藻效果,而且見效快、無殘留毒性、不造成二次污染高錳酸鉀復合藥劑是在高錳酸鉀基礎上發展起來的一種新型、高效的氧化劑,是將高錳酸鉀與某些無機鹽復合而成的,并通過控制一定的反應條件,促進高錳酸鉀氧化還原穩態中間產物的形成,從而強化對有機物的氧化和吸附等功能。下面主要介紹高錳酸鉀復合藥劑在含藻水處理中的除藻機理及應用。

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二、高錳酸鉀復合藥劑除藻機理及應

2.1 錳化合物介

錳以化合物形式廣泛分布于自然界中,在自然界中常見的有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)很不穩定,在就會分解。各種氧化態錳的酸堿性是隨著氧化數的升高堿性減弱、酸性增強。最重要的錳化合物是高錳酸鉀,常溫下穩定,易溶于水,具有強氧化性,已經被用作飲用水處理的預氧化劑,用于飲用水處理的高錳酸鉀產品所含有機物或無機物的數量不能導致處理后的水影響健康。

2.2 高錳酸鉀復合藥劑的除藻機

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

高錳酸鉀復合藥劑的氧化作用主要體現在:對水中的藻類和微生物具有顯著的抑制作用,使藻類運動失去活性;在高錳酸鹽復合藥劑氧化作用下,藻類和微生物細胞可以分泌出生化聚合物,這些藻類胞外有機物起到類似于陰離子或非離子型聚電解質的作用。高錳酸鹽復合藥劑對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程,達到強化混凝的目的。

高錳酸鉀復合藥劑在氧化水中的有機物和還原性物質時,能夠產生新生態的水合二氧化錳,可以吸附溶解于水中的有機物和膠體顆粒表面有機涂層上的有機物,進而吸附膠體顆粒、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藻類的作用發現,水合二氧化錳吸附在藻類表面,明顯改變了藻類的特性,增加了藻類的比重,改善了藻類的沉降性能,從而有利于沉降和過濾的去除。新生態水合二氧化猛的吸附作用可以促進和加快絮體的形成和長大,有利于混凝和后續工藝對有機物和濁度的去除。

2.3 高錳酸鉀及其復合藥劑在水廠中的應用

2.3.1 在賓川某水廠中的應用賓川縣某水廠以大銀甸水庫水為水源,處理規模1萬m3/d,當高錳酸鉀投量為0.5mg/L預氧化處理,對藻類的去除效果見表1。

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由表1可見,預氧化有利于提髙混凝、過濾效果,投加高錳酸鉀預氧化對藻類的去除率達到53.7%,比常規處理高32.2%。

2.3.2 在合肥某水廠中的應用水廠主要以巢湖水為水源,由于污染導致巢湖水水質超過V類標準。夏季藻類滋生,常規混凝處理效果較差,水廠采用高錳酸鹽復合藥劑預氧化處理。監測時期內原水藻類平均值在4000萬個/L左右,使用高錳酸鉀復合藥劑預處理強化混凝,沉后水中藻類數量在400?1000萬個/L波動,濾后水藻類數量在200~800萬個/L之間,藻類去除率在80%以上。使用高錳酸鉀復合藥劑預處理可大幅度提高藻類在混凝沉淀過程中的去除率,進而提高藻類在過濾單元的去除率。

2.4 高錳酸鹽復合藥劑在飲用水處理中應注意的問題。

(1)投加點的選擇一般要求將高錳酸鉀復合藥劑盡早投入待處理水中,很多水廠將投加點設在取水頭部,這樣能使氧化過程充分進行,最大程度地去除嗅味、藻類等,并發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投人水中,否則兩者發生反應,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對強化、凈化處理至關重要。在實際生產中,要求不易混合的藥劑至少保證3~5min的投加間隔時間。在高錳酸鉀復合藥劑不能單獨有效地去除嗅味和色度的情況下,常采取與粉末活性炭聯用的方法。

(4)使用的安全性使用高錳酸鉀復合藥劑要注意采取必要的保護措施,并加強安全教育。高錳酸鉀會腐蝕鐵質管道,一般要求對鋼管等進行涂襯保護或使用塑料管。

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三、展

在我國北方高藻地區,常規處理工藝去除率有限,高錳酸鉀復合藥劑預氧化可改善藻類表面帶電性能,將大分子有機物氧化為小分子物質,而且對氯消毒的副產物有抑制作用。氧化中產生的新生態二氧化錳的吸附作用,提高了藻類的混凝效果,可有效降低過濾出水藻類數量。高錳酸鉀復合藥劑具有高效、經濟的特點,隨著各類水體污染的日益加劇以及新水質標準的實施,高錳酸鉀復合藥劑預氧化技術將會在更多的水廠中得到應用。

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