高锰酸盐复合剂在水处理中的应用

所属栏目:化工论文 发布日期:2011-04-30 05:54 热度:

  摘要:随着我国对于饮用水的标准日益提高,常规混凝技术已不能满足饮用水安全标准,本文针对高锰酸盐复合剂(简称PPC)在水处理中的合理投加技术进行了探讨,证明高锰酸复合剂在除去水中藻类、异臭异味和微量有机污染物、助凝、除色度及浊度以除重金属离子方面具有良好的表现,提高了对水中污染物质的去除效率。
  关键词:高锰酸盐;聚合氯化铝;试验;去除率;
  一、 引言
  应用金华市城市供水饮用水水源,该水库水源水体未遭受有毒有害污染企业的污染,水
  质较好,采用常规水处理工艺运行处理。目前主要存在水源水中含TN、TP中度富营养化,水源中矿物质含量、浑浊度、色度较低。高锰酸盐复合剂作为水厂预防突发性污染事件发生的备用预处理剂。本文以金兰水库地表水源为研究对象,对PPC预氧化技术的强化除污染效能进行了分析研究。
  二、高锰酸盐复合剂化学成分
  高锰酸盐复合剂(简称PPC)由高锰酸钾为主剂)和其他多种药剂(附剂)组成。是高价态无机氧化剂为核心的复合剂,通过将高价态锰与高价态铁及一些无机盐复合而成。
  二、 投加原理
  在水前处理工艺中,高锰酸钾(主剂)和多种辅助剂具有催化氧化协助作用,在一定条件下,
  向水中投加一定量的高锰酸盐复合剂(PPC),可促进高锰酸钾氧化过度产物具有强氧化性、吸附性的新生态水合二氧化锰的生成,并与水中的铁、锰及有机污染物、藻类等发生快速氧化还原、吸附的作用,从而大幅度提高混凝对各类污染物的去除。PPC是以高锰酸钾为主剂的一种复合性药剂,在水中含有有机物等污染成分时,高锰酸盐可发挥其较强的氧化作用,将一部分有机物氧化破坏,从而降低了后续处理的有机负荷。
  三、 样品制备
  采用金兰水库作为水源水进行实验室加标样试验,取7份各1000ml水样,样品编号分别1#、
  2#、3#、4#、5#、6#、7#进行相应指标的分析和加标进行试验、检测。
  四、 仪器试剂
  1、 仪器:六联定时变速混凝搅拌器;HACH2100N型浊度仪;AA-6800岛津原子吸收分光
  光度计;UV300紫外分光光度计;Agilent6890N气相色谱仪
  2、 PPA与PPC配制浓度:
  聚合氯化铝(PAC):Al2O3含量为28.8%;配制浓度为2%
  高锰酸盐复合剂(PPC):配制浓度为2%
  五、 试验方法
  在各1000mL水样中分别加入一定量的2%聚合氯化铝(PAC)、以及高锰酸盐(PPC),模拟实
  际工艺条件(混合、反应、沉淀等),以120r/min的转速快搅1min,再以60r/min的转速慢搅拌10min,静止沉10min,以虹吸法在液面下2cm处取上清液500mL,测定其浊度、余氯、pH值、总锰、苯、甲苯、总磷、总氮及藻类计数,通过PPC强化处理与常规混凝处理效果的对比,分析PPC预处理的强化所得到的检测结果效应。
  不同高锰酸盐加量下检测数据对比
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  六、 试验结果与讨论
  1、PPC预处理的强化去浊度效果:
  表3分别表示PPC,样品编号为7#原水浊度为11.9NTU,当以聚合氯化铝作混凝剂时,预处理
  对聚合氯化铝混凝的强化除浊效果,投加了0.8mg/L对沉淀后水浊度影响不大,浊度去除率为39%,而投加了高锰酸盐为1.0mg/L沉淀后水浊度明显降低,浊度去除率为72%;况且随着PPC投加量的递增浊度明显降低,投加0.6mg/L-0.8mg/L的浊度去除率为40%,但过量投加时,(即为1.0mg/L时)浊度变化反而不大,去除率为8%,为此,投加高锰酸盐复合剂应根据原水的浊度控制其投加量,PPC的投加量为0.8mg/L。高锰酸盐复合剂比聚合氯化铝的混凝具有很明显的强化去除浊度效果。
  2、 PPC预处理对CODmn的强化去除效果
  有机污染是目前水体污染的主要指标。表3检测数据分别表示PPC预处理在两种混凝剂处理过
  程中对有机污染物的强化去除效果。从表中看出,原水(编号为7#)CODmn为4.56mg/L,单独用PAC混凝沉淀处理后,CODmn浓度有下降幅度,PPC投量为0.8mg/L时,同样条件下CODmn的质量浓度又可继续降至2.8-2.0mg/L。可见,对应条件下PPC强化与单纯混凝相比,CODmn的相对去除率可达58%。综上可见,以聚合氯化铝作混凝剂的实验结果与此相似,单纯混凝CODmn的去除率很低,而投加PPC预处理后,对CODmn的去除效果明显提高,与单纯混凝相比其相对去除率可达12.2%。可见,PPC预处理具有很高的强化混凝除污染效应。
  3、 除藻、抑制细菌效果
  高锰酸盐是一种强氧化剂,能够抑制细菌生长,其不同投加量下的除藻及除细菌、大肠杆菌效
  果见表1;从表中可见,在原水中有机物含量较低的情况下,除藻率随着高锰酸钾投加量的增加而提高,浊度也随之降低,而在加氯的同时投加少量的高锰酸盐即可使浊度下降、除藻率提高,即使在秋、夏藻类高发季节也能达到除藻要求,投加0.4mg/L高锰酸盐即可除藻,除藻率为70%以上。但试验中可观察到随着投加量的增加,色度逐渐增加,结果表明高锰酸盐投加量控制投加量过大会使水中色度、总锰等水质指标升高且成本偏高;表中可见,由于高锰酸盐复合剂投加量太大,反而使锰、苯、甲苯提高,若投加量过小则会影响除藻效率。因此在实际操作中要将高锰酸盐的投加量控制在一定范围内(1mg/L以下较适宜)。
  七、 结论
  1、通过和聚合氯化铝作对比,发现高锰酸盐复合剂的去浊效果更好,投加了0.8mg/L高锰酸盐复合剂,浊度去除率可达到95%以上。
  2、高锰酸钾复合药剂(PPC)对机污染物的去除效果较单独PAC要好,单独用PAC混凝沉淀处理后,CODmn浓度有下降幅度,同样条件下,PPC投量为0.8mg/L时,CODmn的质量浓度又可继续降至2.8-2.0mg/L。可见,对应条件下PPC强化与单纯混凝相比,CODmn的相对去除率可达58%。
  3、在应用高锰酸钾及其复合药剂时,必须确定最佳投量,如果投加量过大,会使水中色度、总锰、总氮等水质指标升高,且成本偏高,若投加量过小则会影响除藻效率。实验得到了高锰酸钾复配药剂的投加量约为0.8mg/L。

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