高锰酸钾 9期

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【摘要】源水水质恶化产生异臭的主要原因是水体富营养化，藻类生长迅速，其代谢产物会产生土霉味，引起源水异臭。用高锰酸钾预氧化，然后再通过颗粒活性炭吸附，对去除水中的异臭是一个简便有效的方法，可以应用于老水厂的应急处理。

【关键词】高锰酸钾 颗粒活性炭 臭味 色度

前言

钱塘江作为杭州主要的饮用水源，近年来受上游农业企业污染排放的影响，水质恶化严重。在日常监测中，多次检测到源水中带有异臭。其主要原因是水体富营养化导致藻类爆发，其生长产生的土霉味影响所致。由于我厂工艺陈旧，没有专门去除臭味的工艺，当源水臭味浓度过高，会导致出厂水带有异臭。为了防止饮用水臭味超标，我厂根据现有的水处理工艺以及异臭应急预案，确定采用高锰酸钾预氧化—活性炭吸附工艺来去除水中的异臭。

1. 试验原理

一般产生水的异臭的原因主要包括腐殖酸、天然和人工合成的有机物、藻类的分泌物等，这些物质以分子、胶体、生物等形态存在于水中。

而高锰酸钾作为一种强氧化剂，可以在氧化过程中产生Mn7+，Mn7+将水中一些还原性异臭物质氧化分解，同时Mn7+本身也被还原成新生态水合二氧化锰，新生态水合二氧化锰具有巨大的比表面积和很强的活性，有强大的吸附作用；另外，高锰酸钾对有机物有一定的去除效果，可以减少有机物对胶体的保护，提高后续的混凝效果，也提高了对异臭有机物的去除率；投加高锰酸钾对藻类也有较高的去除率。

颗粒活性炭中具有大量的小孔，使其具有很大的比表面积，有很强的吸附能力，可以吸附水中的胶体、藻类、有机分子和颗粒物，在去异臭和色度方面都有较好的作用。

由此，使用在前期混凝时投加高锰酸钾进行氧化，在快滤池中设置颗粒活性炭过滤层进行吸附来达到去除异臭的效果。

2. 试验材料及检测方法

2.1 试验原材料：

2.1.1 高锰酸钾

使用实验室分析纯高锰酸钾试剂稀释定容至为0.1mg/ml的溶液

2.1.2 活性炭

本试验选用果壳颗粒活性碳，因为果壳颗粒活性炭具有耐磨强度好、空隙发达、吸附性能高、经济耐用等优点。试验前对此活性炭的粒径和密度进行了测试，具体情况如下：

（1）活性炭粒径：用多层筛子对颗粒活性碳粒径进行测量，结果如下图：

从上图可以看到，此种活性炭粒径大小集中在1.0～1.3mm，其粒径较细，比表面积较大，可以更好地吸附水中的胶体、藻类、有机分子和颗粒物。

（2）活性炭密度：在宽为4.2cm，长为8.5 cm，厚为1cm的容器中装满活性炭，然后将活性炭倒入烧杯中进行称量，重量为18.55g，计算得活性炭密度为0.5196g/cm3。然后将其在水中充分浸泡后，称其重量为42.84g，密度为1.2g/ cm3，大于水的密度，故该颗粒活性炭可以稳定地作为活性炭吸附层设置于快滤池内。

2.2 试验检测标准

本试验臭味检测方法参照GB/T 5750-2006《生活饮用水标准检测方法》中臭和味的检测方法，将臭味等级从低到高分为五级，0级为无异味。

色度检测方法参照GB/T 5750-2006《生活饮用水标准检测方法》中的铂钴比色法。

3. 工艺流程

赤山埠水厂现规模为日均出水量为13万吨，水源水主要为钱塘江水，经地下管道达到水厂闸门井。现工艺为絮凝、沉淀、过滤、消毒的常规处理工艺，具体流程如下图：

整个工艺流程时间较短，从闸门井至清水池，处理时间约为2.5h。因为高锰酸钾在源水浊度高时一直被作为助凝剂使用，所以不用设置新加药点。且在闸门井投加能够使高锰酸钾作用时间达到最长，接触时间可达2h，使预氧化效果更明显。颗粒活性炭直接设置于快滤池砂层上，形成一层活性炭吸附层，能更好地吸附水中被破坏的胶体和藻类生物，以及去除因投加大量高锰酸钾而产生的色度。

4. 试验过程

4.1 试验前期分析

（1）整个试验根据工艺流程分为两段，第一段为高锰酸钾氧化阶段，试验室用六联搅拌器模拟实际加药混凝工艺，然后用快速砂芯漏斗模拟快滤池，将活性炭覆盖在砂层上对预氧化后的水进行吸附过滤。

（2）由于钱塘江流量比较大，即使被污染，也可通过较强的自净能力降低污染程度，所以不太会产生具有恶臭的源水，所以试验中只是对二级和三级异臭水进行分析

（3）试验中的投加量也应控制在本厂工艺范围内进行试验，以保证试验数据的可行性

4.2 试验流程

取1000ml水样至烧杯中，投加高锰酸钾试剂，在六联搅拌器中进行快速搅拌3分钟，慢速搅拌7分钟，静置30分钟后，在覆盖有活性炭层的快速砂芯漏斗中进行过滤，用可调节的止水夹控制过滤速度，将过滤后的水加热至沸腾，测定其气味和色度。每次试验做2～3个平行样进行对比。

5. 试验结果

（一）高锰酸钾投加量的确定

固定过滤速度为12m/h，活性炭厚度为1.5cm，分别加入不同量的高锰酸钾试剂，对去除效果进行对比，结果如下：

从上述2张表可知少量的高锰酸钾投加，对水中的异臭有机物并无明显的氧化破坏作用，反而会因高锰酸钾被还原后给水体带来色度。当投加量超过一定量时，会因一部分高锰酸钾未被还原，而使得水体呈粉色，且不能用活性炭吸附去除。所以在应用中，我们需控制高锰酸钾投加量。在去除三级异臭时，高锰酸钾的最佳投加量在0.5mg/L，去除二级异臭时，高锰酸钾的最佳投加量在0.3mg/L，且可以看出活性炭在去除高锰酸钾被还原后的色度有比较好的效果。

（二）过滤速度的确定

取三级异臭的源水进行试验，投加5ml的高锰酸钾试剂，活性炭层厚度为1.5cm，用可调节的止水夹控制过滤速度，在不同的过滤速度下对比处理效果，其结果如下：

根据上表的结果，可以看出过滤速度过快，会降低其处理效果，而速度过慢，处理效果较佳，但会影响出水效率。所以最佳的过滤速度可以保持在6～8m/h之内。

（三）活性炭投加量的确定

二级臭味的水投加3ml高锰酸钾溶液，三级臭味的水投加5ml高锰酸钾溶液，过滤速度控制在6m/h，添加不同厚度的活性炭层，比较其去除效果，结果如下表：

从以上2表的结果可以看出，活性炭层的厚度越厚，吸附比表面积越大，滤后水处理效果越好。且此颗粒活性炭在吸附异臭有机物和水中的色度表现很好，可以处理到无色无臭的效果。根据实际效果和企业成本综合考虑，活性炭层的最佳厚度为二级异臭源水在2.0cm，三级异臭源水在2.5cm。

6.结论

（1）试验所得到的结果，都在我厂工艺可控制范围内，基本控制条件为处理三级异臭源水时高锰酸钾投加量在0.5mg/L，过滤速度6m/h，活性炭层厚度为2.5cm。处理二级异臭源水时高锰酸钾投加量在0.3mg/L，过滤速度6m/h，活性炭层厚度为2.0cm。

（2）试验阶段，高锰酸钾预氧化—活性炭吸附方法在去除源水中的异臭有很好的效果，对二级和三级异臭的源水处理后基本能达到无异臭。但高锰酸钾预氧化后的水带有一定的色度，不过在活性炭的过滤下能大幅度降低预氧化水中的色度。再配合实际工艺中的混凝沉淀和砂滤，应该可以完全去除高锰酸钾所带来的色度。

（3）源水异臭属于突发状况，作为应急处理，颗粒活性碳可以用人工直接投加，投加方式简单。直接投加在滤池砂层上方便快捷，可以在一定时间内持续使用。且颗粒活性碳不易穿透滤层，不会对出厂水造成污染。应急时，颗粒活性碳只需一次投加，投加量不大，便于储存，对环境影响较小，相对于粉末活性炭，可以大大降低降低成本。