過硫酸氫鉀修復黑臭水體試驗研究

毛世麗 薛祝緣

摘要：為考察過硫酸氫鉀對黑臭水體的修復效果，通過模擬真實黑臭水體，進行不同投加量實驗，測試分析各項水質指標的變化情況。結果表明：隨著投加量的增加，溶解氧和氧化還原電位也在增加，隨著時間變化，呈現先增加后減小的趨勢，DO峰值出現在0.5h，Eh峰值在1h;COD和氨氮的去除率也隨著投加量的增加而增加，當投加量為10mg/L時，反應24h后，其去除率分別為54.8%和46.1%。

關鍵詞：過硫酸氫鉀;黑臭水體;水質指標

近年來，城市水體修復已取得較好的成果，農村黑臭水體的治理成為重點關注，生態環境部發行指導意見[1]，預計在2035年基本消滅農村黑臭水體，故而黑臭水體的修復迫在眉睫。

過硫酸氫鉀（KHSO5，PMS）主要是由單過硫酸氫鉀、硫酸氫鉀和硫酸鉀等組成的酸性復合鹽[2]，其分子式為2KHSO5?KHSO4?K2SO4。PMS溶于水會產生硫酸根自由基（SO4-?），可參與化學反應，去除水中的有機物;因其強氧化性，還可快速殺菌，故其不僅在水處理方面有作用，還可用于消毒殺菌。蔡欣欣等[3]利用過硫酸氫鉀對蝦養殖水體進行修復殺菌，PMS潑灑三天后，顯著降低了水體中細菌和弧菌的占比。劉蘭[4]實驗確定過硫酸氫鉀投加量在200mg/L，作用時間75min時，對COD、氨氮的去除率分別可達50%和60%。

本研究主要對過硫酸氫鉀修復黑臭水體進行系統分析，通過分析其投加量和作用時間對黑臭水體指標的影響，探討過硫酸氫鉀修復黑臭水體的可能性，以期為黑臭水體的修復提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1實驗材料

本實驗所用的PMS為50%過硫酸酸氫鉀粉劑。實驗用水和底泥均取自某黑臭溝渠，底泥先用篩網過濾掉其中的石子、落葉等雜質，再裝入到直徑為7cm，高35cm的透明塑料裝置中，裝填高度為5cm，實驗用水取自同一溝渠上覆水，水樣慢慢倒入裝置中，盡量減小水樣對底泥的擾動，底泥上部裝入25cm深度的上覆水，模擬真實黑臭水體。

1.2分析方法

各項水體指標的分析測試方法均按照標準進行，COD含量：快速消解分光光度法（HJ/T 399-2007）;NH4+-N：納氏試劑分光光度法（HJ 535-2009）;TP含量：鉬酸銨分光光度法（GB 11893-89）。便攜式pH計，溶解氧儀，便攜式氧化還原電位測定儀，紫外可見光分光光度計。

1.3實驗方法

將過硫酸氫鉀的投加量按照0、2、4、6、8、10mg/L加入到實驗裝置中，在0、0.5、1、2、4、6、8、16、24、48h進行取樣測試，測試DO、Eh、pH、COD、氨氮和TP。測定結果重復三次，取平均值。

2 結果與分析

2.1 DO的變化

溶解氧是衡量水體自凈能力的重要指標，PMS投加量對DO的影響由圖1可知。與空白相比，DO與投加量呈正相關，在0.5h達到峰值，隨后下降;投加量10mg/L時，DO可升高至2.72mg/L。當PMS溶于水后可生成不穩定臭氧，臭氧瞬間分解成氧氣和氧原子，溶解氧增加[5]。隨著水中生物的作用，溶解氧逐漸減少。

2.2 氧化還原電位的變化

黑臭水體的形成與氧化還原電位過低有直接關系[6]，PMS投加量對Eh的影響由圖2可知，Eh與投加量呈正相關，而隨著時間變化，呈現先升高后降低的趨勢，峰值主要集中在前1h;當投加量為2mg/L時，峰值為80.3mv，投加量為10mg/L時，峰值為240.5mv，變化顯著。PMS溶于水生成SO4-?的強氧化性，之后降低則是與有機物反應，SO4-?減少[7]。

2.3 COD的變化

PMS投加量對COD的影響如圖3可知，隨著投加量的增加，COD濃度降低，當投加量為2mg/L時，去除率28.2%;在10mg/L時，去除率54.8%，變化較為顯著。隨著PMS投加量的增加，形成的自由基、活性氧衍生物增加，有利于有機物降解[8]。

2.4氨氮的變化

PMS投加量對氨氮的影響由圖4可知，隨著投加量的增加，氨氮濃度降低，去除率增加。當投加量為2mg/L時，去除率為11.5%;增加至10mg/L時，去除率為46.1%，變化較為顯著。水中氨氮主要以NH4+存在，很容易與SO4-?結合，從而被降解[9]。

2.5 TP的變化

PMS投加量對TP的影響由表2可知，TP的變化較小。這是由于PMS的投加量未引起溶解氧顯著變化，當DO升高，鐵以Fe3+形式存在，Fe3+與磷結合，以磷酸鐵的形式沉積到底泥中，使得水體中TP濃度降低[10]。

3 結論

1）隨著PMS投加量的增加，溶解氧和氧化還原電位增加，隨著時間的變化則呈現先增加后降低的趨勢，在0.5h時達到峰值，之后逐漸降低，在24h趨于穩定。

2）隨著PMS投加量的增加，COD和氨氮濃度降低，在24h時去除率最高，當投加量為10mg/L時，COD、氨氮的去除率最高分別為54.8%和46.1%;TP變化較小。

參考文獻

[1]中華人民共和國生態環境部.《關于推進農村黑臭水體治理工作的指導意見》[EB/OL].2019-7-08. http：//www.mee.gov.cn/xxgk2018 /xxgk/xxgk15/201907/t20190725_712272.html.

[2]馮秀，王愛玲，張振倉，等. 過硫酸氫鉀復合物最佳殺菌條件的研究[J]. 動物醫學進展，2017，38（8）：39-42.

[4]蔡欣欣，于永翔，王印庚，張正，廖梅杰，李彬，劉瀟，朱洪洋，榮小軍.過硫酸氫鉀干預下對蝦養殖系統中水質指標和菌群結構變化分析[J/OL].上海海洋大學學報：1-12[2021-11-14].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/31.2024.S.20211021.0957.002.html.

[4]劉蘭. 污染水體的曝氣和化學氧化組合修復試驗研究[D].重慶大學，2013.

[5]A T N，A Z Z，A W R，et al. Effects of potassium peroxymonosulfate on disintegration of waste sludge and properties of extracellular polymeric substances-ScienceDirect[J]. International Biodeterioration & Biodegradation，2016，106：170-177.

[6]王旭，王永剛，孫長虹，潘濤.城市黑臭水體形成機理與評價方法研究進展[J].應用生態學報，2016，27（04）：1331-1340.

[7]Govindan K，Raja M，Noel M，et al. Degradation of pentachlorophenol by hydroxyl radicals and sulfate radicals using electrochemical activation of peroxomonosulfate，peroxodisulfate and hydrogen peroxide[J]. Journal of Hazardous Materials，2014，272（may 15）：42-51.

[8]張星，姚吉倫，徐文思，周振，范峻雨，萬天琦，李永青.過硫酸氫鉀在水處理中的應用研究進展[J].化學與生物工程，2018，35（02）：8-14.

[9]楊穎，郭洪光，鄧欽祖，張永麗.Fe～（2+）激活過氧單硫酸鹽去除水中氨氮分析[J].中南大學學報（自然科學版），2016，47（08）：2900-2906.

[10]龔春生，范成新.不同溶解氧水平下湖泊底泥-水界面磷交換影響因素分析[J].湖泊科學，2010，22（03）：430-436.