高錳酸鉀粉末活性炭在南水北調微污染水中預處理控制技術

呂承梅

（淄博引黃供水管理局 水質檢測中心，山東 淄博 255000）

南水北調東線工程在13年11月完成試通水，準備引入淄博水廠進行調試運行。由于渠道剛投入輸水，含雜質和污染物多而復雜，同時水源來自南四湖，水體富營養化污染嚴重，常規水處理工藝很難混凝過濾出廠水不能達到生活飲用水衛生標準。

污染原水的預處理技術由于投資少見效好等特點成為水處理行業提高水質的重點，資料顯示高錳酸鉀能夠有效氧化去除水中部分異臭物質[1]，減少消毒副產物產生，且具有助凝作用[2]，同時粉末活性炭能有效吸附水中的部分有機物和藻類等雜質。本文研究高錳酸鉀和粉末活性炭聯用在南水北調水預處理工藝中去除水中濁度、有機物、藻類等效能及預處理控制技術。

1 南水北調干渠水質特征

南水北調干渠水質指標特點：濁度低5-15NTU，色度高15 度以上，藻類高達3000-4000 萬個/升主導藻類是藍藻，占總數50%以上，耗氧量6-8mg/L，屬于超四類污染水源。

2 實驗方法與材料

2.1 試驗方法

以南水北調干渠淄博段水為試驗用水，通過燒杯模擬凈水工藝，優化混凝劑，考察高錳酸鉀和粉末活性炭不同投加量、不同投加方式、不同預處理時間等條件下混凝對濁度、CODMn、藻類的去除率確定高錳酸鉀和粉末活性炭的預處理效果。

2.2 實驗參數

采用六聯攪拌儀混凝參數：混合300r/min，1min;反應248r/min，9min;沉淀50r/min，7min。采用濁度儀、顯微鏡計數法、酸式高錳酸鉀滴定法等，取沉后水上清液進行濁度、藻類、CODMn測定。

2.3 材料

高錳酸鉀、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、200 目粉末活性炭、南水北調水（溫度：13.4℃;濁度：16.5NTU;藻類總數：3000萬個/升;耗氧量：6.93mg/L）。

3 結果與分析

3.1 常規混凝劑聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁對混凝效果的影響（加0.03mg/L 的聚丙烯酰胺助凝）

圖1 不同聚合硫酸鐵投加量混凝效果

由圖1、2 比較可知：由于CODMn、藻類等的污染，隨加藥量的增加聚合硫酸鐵或聚合氯化鋁的混凝效果極差，出水濁度大于4NTU 不澄清。和聚鐵比聚鋁產生的礬花較松散，對CODMn、和藻類的吸附去除效果好些，而聚鐵生成的礬比重大，根據經驗和機加池特點，混鹽投加效果會好些。聚鐵聚鋁的投加量拐點分別15、20mg/L，所以選擇混鹽的投加量為鐵、鋁鹽均為10mg/L，聚丙烯酰胺0.03mg/L 進行以下系列試驗。

圖2 不同聚合氯化鋁投加量混凝效果

3.2 不同高錳酸鉀投加量對混凝效果的影響

水中的有機物和藻類是影響混凝的主要因素，利用高錳酸鉀強氧化性氧化大部分污染物，殺死藻類。另一方面，生成二氧化錳吸附在有機物和藻類表面，增加藻類比重，有利于通過沉淀和過濾去除。預先在原水中加入不同劑量的高錳酸鉀，攪拌使反應2 小時后，然后加入混凝劑進行混凝沉淀反應。

圖3 不同高錳酸鉀投加量預氧化效果

圖4 高錳酸鉀不同預氧化時間混凝效果

由圖1、2、3 比較可知：不同高錳酸鉀投加量對混凝有重要影響。當高錳酸鉀投加量預大于2mg/L 時，CODMn、藻類去除率大大提高分別達40%、70%以上從根本上改善了混凝效果，濁度去除率達90%迅速降低到近1NTU。隨高錳酸鉀投加量增加到3mg/L 以上余濁幾乎不變，CODMn和藻類的去除效果仍繼續增加，原因可能是CODMn和藻類的去除需要高于除濁的投加量，但投加量太大剩余的高錳酸鉀易形成顏色影響出水色度，建議高錳酸鉀投加量控制在2～3mg/L 為最佳。

3.3 高錳酸鉀不同預處理時間對混凝效果的影響

高錳酸鉀預處理時間直接決定高錳酸鉀對水中污染物的反應時間和助凝作用。預先在原水中加入2mg/L 的高錳酸鉀，攪拌使預處理時間不同，然后加入混凝劑進行混凝沉淀反應。

由圖3、4 比較可知：高錳酸鉀預處理時間對混凝效果有較大的影響，延長預處理時間，有利于發揮高錳酸鉀的氧化助凝作用。一般常溫下經4 小時反應后高錳酸鉀對CODMn、藻類的抑制作用才發揮到全部，濁度、CODMn、藻類的去除率分別達到93.9%、48.5%、81.7%。隨時間增長，高錳酸鉀的色度越低，可能是隨時間增長，越多的高錳酸鉀轉化為二氧化錳歲混凝去除。建議高錳酸鉀氧化時間控制在4 小時以上為宜。

3.4 不同粉末活性炭投加量對混凝效果的影響

為有效應對污染物，采用高錳酸鉀預處理工藝同時常加入粉末活性炭以吸附去除水中的污染物。預先在原水中加入2mg/L 的高錳酸鉀，攪拌2 小時，然后加入活性炭1 小時后進行混凝沉淀反應。

圖5 活性炭不同投加量混凝效果

圖6 高錳酸鉀活性炭不同間隔時間混凝效果

由圖4、5 比較可知：投加粉末活性炭對混凝效果影響很小，但對CODMn、藻類去除效果較好的效果。由于活性炭具有還原性，當投加量大時，影響CODMn去除；但對藻類的吸附去除率高達85.6%。建議活性炭的最佳投加量為20～40mg/L。

3.5 高錳酸鉀活性炭投投加時間間隔對混凝的影響

高錳酸鉀是強氧化劑，活性炭具有還原性，兩者的投加方式直接影響了預處理效果。為了最大發揮高錳酸鉀和活性炭的作用，先投加高錳酸鉀2mg/L 預處理一段時間，再加入活性炭30mg/L 預處理2 小時，最后進行混凝。

由圖6 可知：高錳酸鉀活性炭投加時間間隔短會造成兩者相互反應影響預處理效果，當間隔時間達到2 小時以上時各自能發揮應有的預處理效果，所以高錳酸鉀和活性炭要隔斷分別設置投加點。

3.6 結論

（1）高錳酸鉀的投加2mg/L 以上預氧化4h 能有效去除水中有機污染物和藻類，對強化混凝起到了決定性作用。

（2）高錳酸鉀預氧化后，投加20～30mg/L 的活性炭反應2h 對藻類和有機污染有較好吸附作用，能有效改善濾池過濾效果。

（3）高錳酸鉀活性炭預處理都需要2h 以上才能發揮最大的效果；同時投加時，要有2h 間隔不會影響預處理效果。

4 中試生產效果

2013年11月15日南水北調試水進入引黃凈水廠，根據模擬實驗結論，分析工藝特點，大膽驗證試驗。常規流量下，原水從泵站前池到泵站約1.5 小時，從泵站到凈水廠約3 小時，所以在前池投加高錳酸鉀2.5mg/L，先進行4.5 小時的預氧化處理，在泵前投加粉末活性炭30mg/L 進行約3 小時的吸附作用送入管道，這樣原水進行了充分的預處理后，再進入凈水廠加入鐵鋁混鹽分別10mg/L 和15mg/L 進行常規工藝處理。

通過這次工藝組合生產試驗南水北調試通水取得了理想的處理效果，出廠水濁度控制在0.4NTU 左右；CODMn小于3mg/L；藻類100個/L，全部達到生活飲用水標準。

［1］張曉建，張悅，王歡，等.無錫自來水事件的城市供水應急除臭處理技術[J].給水排水，2007，33(9)：7-12.

［2］馬軍，李圭白，范萃苓，等.高錳酸鉀的氧化助凝效能研究[J].中國給水排水，1992，8(4)：4-8.