高锰酸钾和混凝剂联用处理微污染水源水试验

2013年3月Mar. 2013第32卷第3期Vol.32 No.3辽宁工程技术大学学报(自然科学版)Journal of Liaonuig Tecluucal University (Natuial Science)文章编号：1008X)562(2013)03.0349.04高猛酸钾和混凝剂联用处理微污染水源水试验李喜林，刘 玲，江 富，许 克，丁 蕊，狄军贞 (辽宁工程技术大学建筑工程学院，辽于耳新123000) 摘 要：以中国北方典醴低温微污染水源一白石水库为研究对彖，采用烧杯静态试验，进行了高徒酸钾单独氧化 及岛也酸钾与混凝剂联用处理微汚染水源水的研究试验结果衣明：岛猛酸钾与混凝剂混合投加对品猛酸盐指数 (COD2 和抵氮(NHs-N) 2；除效果明显，并起到良好的除浊作用最仕运行条件为先投加高包酸钾2.5 mgL VI化 15 nun 麻投加 PAC30 mg,L、PAM3 mg L 关键词：微污染水源水：高链酸钾：预氧化：混凝：白石水库：高铤酸盐指数：氨氮：PAC： PAM 中图分类号：X52文献标志码：AStudy on treating slightly-polluted water with potassiumpermanganate and coagulationLI Xilin, LIU Ling, JIANG Fu, XU Ke, DING Ruh DI Junzhen(College of Architecture and Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China)Abstract: As a typical low temperature slightly-polluted water source in northern China, the water in Baishi reservou is investigated in tins study. The potassium peiinanganate oxidation only aiid the potassium peimanganate-coagulation combmed process were studied in a beaker static test for tieatmg slightly-polluted water. The results show that potassium permanganate and coagulation combined process has a better effect m removmg permanganate mdex (COD、s)、anmioma nitrogen (NH”N), and improving water tuibiditv The optimum operation conditions aie: the dosage of potassium perimngaiiate is 2.5 mg/L PAC is 30mg L and PAM is 3 mg/L The PAC and PAM should be added after a 15 nuii oxidation of potassium penuangaiiatc Key words: slightly-polluted source water; potassium permanganate; pre-oxidation; coagulation; Baislu reservoir; permanganate mdex; anmioma nitrogen; PAC; PAM)1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2013年3月Mar. 2013收稿日期：2012X)3-28基金項国家自爲科学基助项I(41102157):辽宁省教育厅科学硏究贵助坝II (L2O11O45) : 2010年度H家级人学生创新性实验计划盗助 项目(101014729)：辽丫工程技术大学科学研究立琅计划资助攻目(20DZR15)作者简介：李喜休(1979-X男.河北承徳人.炖士.讲帅.主契从寧水污染治理及环境流体力学方面的研究.本文编校：焦HKo引 r据统计，中国80%以上的水域和45%的地卜水 被汚染，90%以上的城山水域遭受汚染或严巫汚染 巴口前，中国人群患病的88%,死亡人数的33%与 生活用水污染、水质不沽口接相关近年來随着工 业的发展、城市化进程的加速及农用化学品种类和 数灵的增加，许多水源己受到不同程度的污染(称 为微污染水源)，常规净水工艺不能仃效去除微污 染水源水中的有机物、氨氮等污染物，无法满足人 们对饮用水安全性的需耍.同时，随着生活饮用水 水质标准的日益严格,如何閘绕原水水质不同、出 水水质要求各异以及技术经济条件财陨等特点，寻 求微汚染水源水处理对策和适宜处理技术是LI前 研究和实践的巫点.根据原水水质特征，将各种物 理技术、化学技术、生物技术打现仃传统处理工艺 联用，优化组介成新的净水工艺，受到越來越多研 究者的重视冋.基于此，以阜新“引白水源工程” 的门石水库微污染水源水为研究对象，进行高猛 酸钾预氧化和混凝联用处理微污染水源水试验研 究，试图开发出适合微污染水源水处理的新技术.1试验材料与方法1)原水水质原水取自白石水库,水温为5C, pH值为7.3, 浊度为20.6NTU,高链酸盐指数为11.75 mg/L,氨 氮为 1.96 mg/L.)1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第3期李喜林，等：高链酸钾和混凝剂联用处理微污染水源水试脸351（2）实验仪器及测试项H实验仪器721分光光度计、PHS-3C粘密pH 计、HZ-9811K双速恒温震荡器、电子夭平、 MY3000-6帮能熨混凝试验搅拌仪.水质测定方法高猛酸盐指数采用酸性高镒 酸钾滴定法（GBfT 5750.7-2006）测定,氨氮浓度 采用纳氏试剂比色法（GE7479-87）测定，浊度用 浊度仪测定，pH值的测定用梢密pH计测定（3）实验方法髙罐酸钾单独氧化采用高罐酸钾单独氧化， 通过测定反应前后水样高锂酸盐指数、氨氮和浊 度，确定高猛酸钾/佳投药駁、反应最佳pH值及 氧化时间.高 孟酸钾和混凝联用将高猛酸钾和混凝剂 联用进行烧杯试验，通过改变氣化剂和混凝剂的投 加顺序选择处理T?艺，根据试验的结果确定工艺的 投药顺序及最佳投药帚:.2试验结果及分析2.1高猛酸钾氧化对高链酸盐指数和氨氮去除效 果的影响因素（1）高猛酸钾投加磺对高铤酸盐指数和氨氮 去除效果影响収不同剂最的高铭酸钾氧化相等的时间，得到 公除率变化见图1随着高铤酸钾投加吊的増人，高 铤酸盐折数和氨氮的去除率邯逐渐增加，髙矩酸钾 投加最高于25 mg/L后,去除率提高幅度变小,对 高储酸盐指数和氨氮去除率瑕终为16.61%和 13.8%.高区能伸投图1禺铉酸钾投加环刈污染物上除影响Fig.l influence of potassium permanganate dosage onpollutants removal181614122804 2 0（2）pH值对高猛酸盐指数和氨氮去除效果影响 将2.5 mg/L高链酸钾投入pH值不同的原水 中,氧化相同时间后测定高猛酸盐指数和氨氮,得 到去除率变化见图2.pHfrt14122804 2图2 pH值对污染物虫除彩响Fig 2 influence of pH Vhlue on pollutants removalpH值不同対有机物的去除会产牛较大影响.在 中性和弱碱性条件卜，对高猛酸盐指数和氨氮的公 除效果较好，在酸性或碱性条件卜，公除效果都会 卜降,适宜的pH值范由为7.1&2,其中pH=&2 效果最好.（3）氧化时间对污染物去除效果影响将2.5 mgX高猛酸钾投入原水中，氧化不同的 时间，得到高怯酸盐指数和氨氮的去除率变化见图 3.氧化时间对高銘酸盐指数和氨氮的去除率影响并 不-致，氧化时间在30miu舟猛酸盐指数公除率最 高，15 min氨氮去除率最高，II都II：随氧化时间增 加而去除率增加，而是貝仃很人的起伏性：在短时 间内令机物的去除就达到一定的效果，验证了高猛 酸钾的强氧化性.252015105020406080100120140V化时间/mm图3氣化时间对污染物2；除影响Fig 3 influence of oxidation time on pollutants removal2.2高猛酸钾和混凝剂联用对高猛酸盐指数和氨 氮去除效果（1）絮凝剂最佳投药最、沉降时间和水力运 行条件的确定选择PAC作为絮凝剂，PAN!作为助凝齐I，保 持原水pH （ft不变，改变混凝剂投加灵，考察混凝 剂和助凝剂投加吊对混凝处理效来的影响，并确定 出他们的最佳运行参数结果显示,PAC最佳投加昴 为30mg/L,此时剩余浊度6.3NTU,高猛酸盐指数 公除率46.36%,氨氮.云除率6.07%； PAC和PAM 混介投加，固定PAC为30 mg/L不变，投加PAM, PAM在3mg/L时，剩余浊度1.5NTU,高猛酸盐指 数去除率55.69%,氨氮去除率&72%,此时获得较 好的去除效果【叫试验还发现，瑕佳絮凝沉降时间为 25 min,最佳水力条件（采用正交实验0获得） 为混合时间3 min,混合转速300 iad/nun,反应时 li ij 15 min 反应转速 50 rad min（2）投药顺序的确定分别在混凝前、混凝时、混凝后投加高猛酸钾, 混凝剂采用PAC和PAM混介投加，PAC3O mg/L, PAM3mg/L,启盘酸钾投加彊为2.5 mg/L,实验测 得水样浊度、高饥酸盐指数及氨氮公除率见图4.用4投药顺序对污染物去除影响Fig.4 influence of chemical dosing orderon pollutants removal从图4可以看出，氧化和混凝的混介投加对捉 高高猛酸盐指数和氨氮去除率较为明显，从效果 看，先氧化后混凝对浊度去除效果较好，而鳥猛酸 盐指数的公除，先氧化后混凝和后氧化先混凝效果 相当,对氮氮的去除,3种方式效果基本都在30% 35%之间，综介选择，先氧化后混凝效果好.从机理角度分析，高链战钾预氧化町以破坏亲 水有机物因带电吸附而对分散杂质的包裹,使水中 胶体颗粒脱稳，口仃利混凝剂与改变结构后的仃 机物反应，从而提高浊度及高链酸盐指数去除率. 在氧化过程屮产生的水合NliiO： 良好的表面活 性，相互之间可以通过化学键产生很强的吸附能 力，从而対冇机物及杂质产生吸附去除3.因此，高 链酸钾预氧化可冇效去除部分冇机物，并対混凝起 到良好的助凝作用.（3）瑕佳投药联的确定固定絮凝剂用届PAC30 mg/L, PAM3 mg/L投加顺序为先氧化后混凝，分别加入不同剂就高猛 酸钾,测定浊度、高怯酸盐指数和氨氮去除率,结 果见图5图5局轧酸钾投加H；对污染物云除彤响（PAC30 mg L. PAM mg L）Fig . 5 uifluence of potassium permanganate dosage on pollutants removal （ PAC30 mg，L PAM3 mg L ） 从图5可以看出,随高链酸钾投加量增加,高 锻酸盐指数和氨氮去除效果增强，浊度变化很小， 高猛酸钾投加试为3.0 mg/L时，高铤酸盐指数和氨 氮的去除率最高肖高链酸钾投加杲为2.5 mgL时, 岛锂酸盐指数和氨氮的含吊C达到II类水源水质 标准|15-141,和高猛酸钾单独投加最佳投药量相同.（1）采用高链酸钾单独氧化，对微污染水源 水的去除效果并不理想，高徒酸盐指数左除率在 20%左右，氨氮在15%以内，高猛酸钾最佳投药届 为2.5 mg，L、反丿W的最佳pH为&2,氧化时间为15 mm.（2）混凝试验结果显示，PAC和PAM混合投 加，剩余浊度仅为1.5 NTU,冏宦酸盐扌旨数左除率 达到55.69%,氨氮去除率8.72%,最佳投加灵为 PAC30 mg/L、PAM3 mg/L 授佳沉降时间为 25 nun. 垠佳水力条件为混合时间3 mm,混合转速. 300 racLnuii.反应时间 15 min,反应转速 50 ladiiun.（3）氧化和混凝的混介投加对提高高猛酸盐 指数和氨氮去除率较为明显，从效果看，先氧化后 混凝对污染物去除效果较好，高铤酸钾垠佳投药K 为2.5 mg/L,氧化时间15 nun后投加PAC30 mg/L、 PAM3 mg/L.参考文献：1 Li Nilin. Wang Laigui.Zhouxmhua.et al. Study on rainwater utilizauon of buxldxng district in water shortage city of northern ChinaC -The 4thInrexnauonol conference on Biomforxnaucs and Biomedical EnexneermeChengdu IEEE, 2010:325-32&2 潘碌亭冲国微污染水源水处理技术研究现状与进展几I业水处.2006.26(6)6-10Pan Luting Progress of treatment technology of water from micro-polluted water courcec in Chin3J. Industrial Water Treatment, 2006.26(6):6-10 3 陈潁敏屋亚坤,史亚微，零低ifl低浊微祁染水源水预氧化处理I艺设 计JI-业安全与环保.20.37(2):1344,Chen Yrnfmin, Yao Yakua. Shi Yawei, et al. Low temperature and tuxbidity micro-polluted source water preoxidation treatment process dezignJ. Industrial Safety and Environmental Protection. 2011 37(2):13-14.4 Mark A Shacnon, Paul W Bohn, Menachem ElimelecK et al. Science and technology for water purification in the coming decnde:J Natuxe. 2008.452(3):301-310.5 卜娜占驻何文杰，等.强化混凝与臭氧预软化强化处理微汚染水的对 比卩冲国给水川水2010,26(5):6345.Wang Na Mj Jun. He Wexyie, et al. Comparicon of enhanced treatment of micro polluted water by enhanced coagulation and ozone pre-oxidationf J. China Mbter & Wastewnter. 2010,26(5):63-55.6 帐|l用用命蜂，孙国胜，等聚合纵化铝品仏酸钾址基软化铁戏介强 化混般微污染版水刀牛态环境学报,2011,20(10):1 536-1 539Zhang Zn山.Tan Qifeng, Sun Guo:heng. et al Enhanced coaguhtion of micro-polluted water by composite coagulant PAC-KNfnO4-FeOOHJ. Ecology and Envvironmenul Sciences. 2011.20(10):1 536-1 539.7 末正国曾泉邓:J萍，竽没没式股牛.物反W眾处艸微污染水的1艺强 化J雨庆大 7-?Mt2011.34(ll)：12S-132.Song Zhenjguo. Zeng Guo. Deng Huiping, et al. Hybrid of microbial enhancement technique and membrane bioreactor process fox micro polluted water treatment J. Journal of Chongqing University. 2011.34(11):128-132.8 张阳，潘乩孔健健舟纳波公除地我水中微汚染物生产饮用水J辽 宁工程技术大学学报:自然科学版,2009,28(3):482-484.Zhang Yang. Pan Jmg. Kong Junjiaxi. et al Removal of micro-polhitantx by naaofxltration from surface water in termc of drinking gter prcxivctionJ. Journal of Liaornn Technical UmversityrNatural Science. 2009,28(3):482-184.9 杨JR臣,东，李浩辽宁省口石水库环境I用地质何违综述刀辽 宁域乡环境科技2OO5.25(4)：l3.Yang Dianchen. Di Xudong. Li Hao Review of Environmental geology trouble: of Baixhi Retervior of Liaoning Province J. Liaoning Urban and Rural Environmental Science & Technology. 2005.25(4): 1310 订富丹耳林刘泰殺落.锻汚染水源水质持征分析及水处珅实聆研 究几缨龙江科技学院7-4H,2012,22(5):493-496.Jiang Fu. Li Xilm. Lai Taiyi. et al. Analytic of water quality characteristics and experimental study on water treatment of nucro-polluted source watcrJ Journal of Heilongjiang Institute of Science & Technology. 2012,22(5):493-496.11 尖位駅化礁城.水处埋实脸技术M北京冲I：业出版社, 2009Wu Junqx. Li Yimcheng Water treatment experimental technoloJyM Bei jmgiChma Building Indgiy Pre口 2009.12 他飞，张龙Q池酸伸预氧化处理微污染水试检研究几辽宁化 1.2005.34(8):344-347.Xue Fei. Zhang Xiaohui. Zhao Yuhua. et al. Research on potocaum permanganate pruoxidation of Baizhi Reservoirc WaterJ. Luoiung Chenucal Inductxy. 2005,34(8):344-347.13 QB5749-2000/I-饮用水卫生标准SGB5749J006 Standard二 for Drinking Water QuaHtyS14 马志续英耳新电厂粉煤灰用于污水除氛的实脸研究卩辽i I 川技术人学学报：门然科学版,2009,28(S2) 97-99Ma ZhijunHou Ying Research on coal fly azh u:ed in gettmg rid of fluorme from waxte water in Fuxin power plantJ. Journal of Ltaomng Techmeal Um*ercity.Natural Science.2009.29(S2):9*-99. 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved,