高锰酸钾复合药剂在含藻水处理中的应用 4页

第25卷第4期山东建筑大学学报Vo1_25No．42010正8月JOURNALOFSHANDONGJIANZHUUNIVERSITYAug．2010文章编号：1673—7644(2010)04～0437—04-__同C锰酸钾复合药剂在含藻水处理中的应用由振华，李梅，田珍(山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南250101)摘要：近年来，我国的水污染情况．日益加重，尤其是水体的富营养化现象频繁发生，常规工艺处理很难达到新的饮用水水质标准。高锰酸钾预氧化技术是解决供水水质污染的一条有效的途径，介绍了水体中藻类的危害及去除方法，阐述了高锰酸钾复合药剂预氧化除藻的机理及在水厂中的应用情况，应用表明，使用高锰酸钾复合药剂后处理效果显著，藻类的去除率可达到80％，提出了高锰酸钾复合药剂在水处理应用中应注意的问题，高锰酸钾预氧化技术将会在水处理中具有广阔的应用前景。关键词：高锰酸钾复合药剂；高锰酸钾；藻类；危害；机理中图分类号：TU991文献标识码：AApplicationofpotassiumpermanganatecompositesinalgae-ladenwatertreatmentYOUZhen—hua，LIMei，TIANZhen(SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering，ShandongJianzhuUniversity，Jinan250101，China)Abstract：Waterpollution，especiallywatereutrophication，isincreasinginrecentyearsinChina．ConventionaltreatmentprocesscannotnecessarilymeetthenewdrinkingstandardsofChina．Perman-ganatetechnologyisaneffectivewaytosolvetheproblemofwaterpollution．Thispaperbrieflyde—scribesthealgae’Shazardinthewaterandcommonmethodsofpollutantremova1．3；ndthestudyex—poundsthemechanismofalgaeremovalwithpotassiumpermanganatecompositespre-oxidationandtheapplicationinwaterworks．Theapplicationshowsthat80％ofthealgaecouldberemovedwiththetreatment，whichissignificant．Andsomeissuesareputforwardconcerningtheproblemintheprocessofwatertreatment．Thiswatertreatmentofpotassiumpermanganatepre—oxidationbearsbroadapplicationprospects．Keywords：PPC；permanganate；algae；hazard；technology中有机物含量较高，藻类大量繁殖更易发生富营养0引言化现象。藻类较轻，易于漂浮，传统的沉淀固液分离工艺很难将其去除，也会影响后续处理工艺，如造成我国主要以湖泊水或水库水为主要饮用水源，滤池的堵塞、运行周期缩短等问题。因此常规水工农业发展过程中产生大量的污染物排人河流湖处理工艺对于有机物和藻类的去除很难满足现行泊，使河流湖泊产生富营养化¨]。尤其在夏季，水《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的水质要收稿日期：2009—11—17基金项目：国家水体污染控制与治理重大专项(2008zx07422—003)作者简介：由振华(1984一)，男，山东滨州人，在读硕士，主要从事水处理理论与技术研究．E-mail：qjnua2002@163．corn\n438山东建筑大学学2010求。高锰酸钾是一种强氧化剂，将它用于水处理中，等人还进行了高锰酸盐复合药剂除藻研究，结果表具有投资小、高效、使用方便等优点。20世纪80年明两者均能显著提高除藻效果，而且见效快、无残留代以来，科研工作者将其应用于去除饮用水中的微毒性、不造成二次污染Is。量有机污染物、水中的致突变物质、氯仿前质以及预高锰酸钾复合药剂是在高锰酸钾基础上发展起氧化助凝等，获得良好效果。来的一种新型、高效的氧化剂，是将高锰酸钾与某些无机盐复合而成的，并通过控制一定的反应条件，促1藻类的危害及去除方法进高锰酸钾氧化还原稳态中间产物的形成，从而强化对有机物的氧化和吸附等功能⋯。下面主要介1．1藻类污染的危害绍高锰酸钾复合药剂在含藻水处理中的除藻机理及我国水环境污染比较严重，特别是有机物、氮、应用。磷化合物随污、废水排放进入湖泊、水库，使大部分湖泊、水库处于富营养状态，其危害主要表现在：2高锰酸钾复合药剂除藻机理及应用(1)藻类会散发恶臭的气味，某些藻类在一定环境下产生藻毒素，会引起肠道疾病，甚至产生“j致”2．1锰化合物介绍作用；(2)藻类和有机物是消毒副产物的前体物，在锰以化合物形式广泛分布于自然界中，在自然氯消毒过程中，会产生挥发性较强的三卤甲烷界中常见的有Mn¨和Mn¨，锰的氧化物主要有氧(THMs)；(3)藻类会堵塞滤池，增加混凝剂和液氯化锰(MnO)、j氧化二锰(MnO)、二氧化锰的消耗，提高成本；(4)藻类穿透滤池进入管网，会(MnO)、锰酸酐(MnO)、高锰酸酐(Mn：O)，其中作为微生物生长、繁殖的基质，引起管网中的细菌再前三种不溶于水，高锰酸酐(Mn：O)很不稳定，在生长造成二次污染；(5)藻类带负电，难混凝，而且0℃就会分解。各种氧化态锰的酸碱性是随着氧化藻类的代谢物会吸附在胶体颗粒表面，增加其电负数的升高碱性减弱、酸性增强。最重要的锰(VII)化性。合物是高锰酸钾，常温下稳定，易溶于水，具有强氧1．2藻类污染的去除方法化性，已经被用作饮用水处理的预氧化剂，用于饮用根据原水水质情况藻类的去除方法一般分为物水处理的高锰酸钾产品所含有机物或无机物的数量理法、化学药剂法、强化混凝法、生物处理法及组合不能导致处理后的水影响健康。工艺法，目前常用的有物理法和化学药剂法。2．2高锰酸钾复合药剂的除藻机理1．2．1物理法高锰酸钾复合药剂(PPC)是由高锰酸钾作为主藻类密度一般较小，其絮体不易沉淀，采用气浮剂，多种化学物质为辅剂，通过特殊工艺复配而成，法(DAF)可有效除藻。美国Wachusett水库的试其强化混凝主要依靠高锰酸钾的强氧化作用¨巧，验表明，气浮池的除藻效率高达99．9％，但是实同时复合剂中的辅剂还能提高主剂高锰酸钾的净水际应用除藻率很难达到90％，并且存在藻渣难以处效能，李圭白等人进行了一系列的研究，并提出了一理、臭味重、操作环境差等缺点J。整套的高锰酸钾复合药剂预处理技术¨”J。1．2．2化学药剂法高锰酸钾复合药剂的氧化作用主要体现在：对化学法除藻经济有效、简便易行，常用的除藻剂水中的藻类和微生物具有显著的抑制作用，使藻类有氯、二氧化氯、臭氧、高锰酸钾等。预氯氧化不能运动失去活性；在高锰酸盐复合药剂氧化作用下，藻消除由藻类产生的臭味，还可能与原水中的有机物类和微生物细胞可以分泌出生化聚合物，这些藻类作用生成具有三致作用的三卤甲烷(THMs)。臭氧胞外有机物起到类似于阴离子或非离子型聚电解质是强氧化剂，氧化后不会产生二次污染，但费用较的作用。高锰酸盐复合药剂对水中微生物的氧化作高，臭氧氧化后如不进一步处理，会使出水水质降用，使微生物释放出生化聚合物参与混凝过程，达到低。李思敏等针对邯郸市滏阳河水考察了高强化混凝的目的。锰酸钾氧化对含藻源水的处理效果，结果表明：藻类高锰酸钾复合药剂在氧化水中的有机物和还原去除率高达95％。近年来，哈尔滨工业大学的马军性物质时，能够产生新生态的水合二氧化锰，可\n4：高锰酸钾复合药剂在含藻水处理中的应用439以吸附溶解于水中的有机物和胶体颗粒表面有机涂否则两者发生反应，反而降低处理效果。层上的有机物，进而吸附胶体颗粒、直接作用于胶体(2)水处理药剂的投加顺序颗粒表面吸附胶体。Petruserski等¨引用高分辨扫描各种水处理药剂的投加顺序对强化、净化处理电镜观察高锰酸钾对藻类的作用发现，水合二氧化至关重要。在实际生产中，要求不易混合的药剂至锰吸附在藻类表面，明显改变了藻类的特性，增加了少保证3～5min的投加间隔时间。在高锰酸钾复合藻类的比重，改善了藻类的沉降性能，从而有利于沉药剂不能单独有效地去除嗅味和色度的情况下，常降和过滤的去除。新生态水合二氧化锰的吸附作用采取与粉末活性炭联用的方法。可以促进和加快絮体的形成和长大，有利于混凝和(3)使用的安全性后续工艺对有机物和浊度的去除。使用高锰酸钾复合药剂要注意采取必要的保护2．3高锰酸钾及其复合药剂在水厂中的应用措施，并加强安全教育。高锰酸钾会腐蚀铁质管道，2．3．1在宾川某水厂中的应用一般要求对钢管等进行涂衬保护或使用塑料管。宾川县某水厂以大银甸水库水为水源，处理规模1万m／d，当高锰酸钾投量为0．5mg／L预氧3展望化处理，对藻类的去除效果见表1。表l预氧化与未预氧化对藻类去除率比较在我国北方高藻地区，常规处理工艺去除率有限，高锰酸钾复合药剂预氧化可改善藻类表面带电性能，将大分子有机物氧化为小分子物质，而且对氯消毒的副产物有抑制作用。氧化中产生的新生态二氧化锰的吸附作用，提高了藻类的混凝效果，可有效由表1可见，预氧化有利于提高混凝、过滤效降低过滤出水藻类数量。高锰酸钾复合药剂具有高果，投加高锰酸钾预氧化对藻类的去除率达到效、经济的特点，随着各类水体污染的日益加剧以及53．7％，比常规处理高32．2％。新水质标准的实施，高锰酸钾复合药剂预氧化技术2．3．2在合肥某水厂中的应用将会在更多的水厂中得到应用。水厂主要以巢湖水为水源，由于污染导致巢湖水水质超过V类标准。夏季藻类滋生，常规混凝处参考文献：[1]梁文艳，曲久辉．饮用水处理中藻类去除方法的研究进展[J]．理效果较差，水厂采用高锰酸盐复合药剂预氧化处应用与环境生物学报，2004，10(4)：502—506．理。监测时期内原水藻类平均值在4000万个／L左[2]王占生，刘文君．污染水源饮用水处理[M]．北京：中国建筑工右，使用高锰酸钾复合药剂预处理强化混凝，沉程出版社，1999．12—20．后水中藻类数量在400～1000万个／L波动，滤后水[3]王静超，马军，王静海，等．气浮净水技术在给水处理中的应用藻类数量在200～800万个／L之间，藻类去除率在及研究概况[J]．2004，24(7)：9—12．80％以上。使用高锰酸钾复合药剂预处理可大幅度[4]EdzwaldJK．Principlesandapplicationsofdissolvedairflotation提高藻类在混凝沉淀过程中的去除率，进而提高藻[J]．WatSciTech，1995，31(3—4)：1—23．[5]彭怡，王琳．气浮法在高含藻原水处理的研究和应用[J]．天津类在过滤单元的去除率。化工，2007，21(3)：59—61．2．4高锰酸盐复合药剂在饮用水处理中应注意的[6]张淑琪，刘彦竹，胡江泳．臭氧氧化自来水生物稳定性研究问题[J]．环境科学，1998，19(5)：33—35．(1)投加点的选择[7]李思敏，王龙，李清雪，等．高锰酸钾预氧化的除藻效果[J]．中一般要求将高锰酸钾复合药剂尽早投人待处理国给水排水，2002，18(3)：48—50．[8]马军，石颖，陈忠林，等．高锰酸盐复合药剂预氧化与预氯化除水中，很多水厂将投加点设在取水头部，这样能使氧藻效能对比研究[J]．给水排水，2000，26(9)：25—27．化过程充分进行，最大程度地去除嗅味、藻类等，并『9IDeLucaSJ，ChaoAC，SmallwoodC．Amestestofferratetreated发挥水合二氧化锰的作用，提高絮凝和沉淀效果。water[J]．JoumalofEnvironmentalEngineering，1983，109(5)：如果不能在取水口处投加高锰酸钾，至少要保证在1159—1167．快速混合前投加，不要将其与絮凝剂同时投入水中，[10]MaJ，LiuW．Effectivenessandmechanismofpotassiumfen'ate\n44O山东建筑大学学报2010正(VI)preoxidationforalgaeremovalbycoagulation[J]．WatRes，[16]许国仁，李圭白，刘金钟，等．高锰酸钾复合药剂对微污染水2002，36(4)：871—878．中浊度色度强化去除效能的生产性试验研究[J]．给水排水，李想，吴耀国，聂国庆，等．高锰酸钾及其复合药剂在水处理1999，25(6)：7—9．中的应用[J]．化工进展，2007，26(12)：1712—1716．[17]许国，李圭白．高锰酸钾复合药剂强化过滤微污染水质的[12]李宗喜，王晓昌，金鹏康．北方某市夏季高藻水化学预氧化试效能研究[J]．环境科学学报，2002，22(5)：665—670．验研究[J]．华北水利水电学院学报，2008，29(4)：88—9O．[18]陈卫，李圭白，邹浩春．PPC强化混凝除蓝藻除色度效果及致[13]许国仁，李圭白．高锰酸钾复合药剂(CP)的强化混凝效果因研究[J]．河海大学学报，2006，34(2)：140—143．[J]．中国给水排水，2001，17(5)：68—70．[19]丛丽．新生态二氧化锰净水作用研究[D]．哈尔滨：哈尔滨工[14]PetrusevskiB，VANBreemenAN，AlaevtsG．Effectofperman—业大学市政环境工程学院，2002．ganatepretreatmentandcoagulationwithdualcoagulantsonalgae[20]蒋绍阶，岳崇峰，赖锐杰．高锰酸钾预氧化技术在宾川二水厂removalindirectfiltration[J]．JWaterSRT—Aqua，1996，45(5)：的应用[J]．2008，34(z2)：5—7．316—319．[21]李圭白，杨艳玲，李星，等．锰化合物净水技术[M]．北京：中[15]BernhardrH，ClasenJ．Flocculationofmico-organism[J]．J国建筑工业出版社，2006：287—297．SRT—Aqua，1991，40(2)：76—79．·-一”—+一·+(上接第436页)break[J]．PhysRevLett，2001，87(25)：256102(1—4)．[4]YangZHY，LuZX，ZhaoYP．Shapeeffectsontheyieldstress3结论anddeformationofsiliconnanowires：Amoleculardynamicssimu—lation[J]．JApplPhys，2009，106(2)：023537(1—6)．本文采用分子动力学方法，模拟了不同截面尺[5]ZhangCH，KassubekF，StafordCA．Surfacefluctuationsand寸的金纳米线的拉伸力学行为，得到以下结论：对相thestabilityofmetalnanowores[J]．PhysRevLett，2003，68同长度的金纳米线而言，其弹性模量随着纳米线截(16)：165414(1—8)．[6]KohSJA，LeeHP，LuC，eta1．Moleculardynamicssimulation面尺寸的减小而减小，而其屈服强度则随着纳米线ofasolidplatinumnanowireunderuniaxialtensilestrain：Temper-截面尺寸的减小而增大，并且屈服推迟；金纳米线形atureandstrain—rateeffects[J]．PhysRevB，2005，72(8)：变与应力应变曲线形态相对应。在屈服点之前，应085414(1—11)．力应变曲线呈线性，金纳米线形变不显著，在屈服点[7]文玉华，朱如曾，周富信，等．分子动力学模拟的主要技术之后，应力应变曲线呈非线性，应力突降，出现大量[J]．力学进展，2003，33(1)：65—73．堆垛层错，直到金纳米线断裂。[8]ParrinelloM，RahmanA．Polymorphictransitionsinsiglecrystals：Anewmoleculardynamicsmethod[J]．JApplPhys，1981，52(12)：7182—7190．参考文献：[9]DawMS，FoilesSM，BaskesMI．Theembedded．atommethod：[1]CuiY，WeiQQ，ParkHK，eta1．Nanowirenanosensorsforareviewoftheoryandapplications[J]．MaterSciRep，1993，9highlysensitiveandselectivedetectionofbiologicalandchemical(7—8)：251—310．species[J]．Science，2001，293(5533)：1289—1292．[1O]AllenMP．TildesleyDJ．ComputerSimulationofLiquids[M]．[2]WuHA．MoleculardynamicsstudyonmechanicsofmetalOxford：ClarendonPress，1987：78—82．nanowire[J]．MechanicsResearchCommunications，2006，33孙永军．介孔材料的研究进展[J]．山东建筑大学学报，(1)：9一l6．2009，24(4)：362—368．[3]DaSilvaEZ，DaSilvaAJR，FazzioA．Howdogoldnanowires